WorldFIP通信网络技术研发

WorldFIP通信网络技术研发

一、WorldFIP通讯网络技术的研究与开发(论文文献综述)

赵科,闫祖旭[1](2019)在《基于Labview的机车WorldFIP网络测试平台设计》文中进行了进一步梳理WorldFIP现场总线具有实时性、同步性、灵活性和可靠性等特点,适合机车网络通信。本文从硬件设计和软件设计两个方面介绍了机车WorldFIP网络测试平台的设计,在Labview环境下编写应用程序实现了WorldFIP站点的数据通信,验证了测试平台的正确性和可靠性。该测试平台的设计对深入了解国外机车的核心技术具有重要的作用,为加速重载机车的国产化,开发拥有自主知识产权的产品打下了坚实的基础。

杨扬[2](2018)在《电力机车司机显示操控单元的开发》文中研究说明本课题根据某型电力机车控制系统的需要,对列车控制与监视系统(简称TCMS系统)中的核心部件司机显示监控单元DDU进行了开发。在开发中按照铁路相关技术标准设计了系统硬件,并主要采用使用嵌入式软件技术,充分利用列车网络通信在监控领域应用优势的前提下,完成了 一种适用于电力机车列车控制与监视系统使用的司机显示监控单元的开发。在研发过程中,对国内外列车控制与监视系统发展现状及趋势进行调研,比较分析了国内现有的DDU单元的显示内容、通信协议等方面的不同,最终确定了本课题的产品技术方案。从电力机车列车控制与监视系统入手,通过TCMS系统原理及架构,分析该单元所涉及的相关监视控制功能,明确设计任务。司机显示监控单元DDU涉及到多个领域的理论和技术,包括WorldFIP现场总线协议在列车网络通信领域的应用,嵌入式操作系统软件等的开发,还必须考虑到DDU单元在电力机车上的TCMS系统的实际监视和控制功能中的需要本课题完成DDU样机开发,实现了 TCMS系统中电力机车运行状态信息采集与图形化显示,并通过环境试验以及功能试验等手段,对开发出的DDU单元进行了测试,结果表明样机满足设计的要求。

任育琦[3](2014)在《WorldFIP-CAN网关的设计及实现》文中提出随着现场总线技术的不断扩展壮大,越来越多的用户将现场总线应用到铁路交通中,正一步步的实现列车控制系统的网络化、先进化与讯息化。WorldFip总线具有可靠性好、可延伸性强、‘及时性高等优点已被大范围使用,现如今成为许多重载机车、地铁列车等轨道车辆的骨干网。作为目前流行的总线之一的CAN,与其它应用的总线比较,具有高实时性、纠错校验效能以及低成本,因此CAN总线应用在许多的车载电气设备中,如:制动、牵引、车钩、空调等,同时也应用在旅客信息控制等次系统中。为解决重载机车、地铁列车等轨道车辆FIP网络控制系统与带有CAN接口的车载电气设备(如牵引控制单元、制动控制单元等)的互联互通问题,本文设计了一套WorldFip-CAN网关设备,用于WorldFip总线与CAN总线之间的互相连接,实现WorldFip网络和CAN网络之间的双向数据转换功能,WorldFip部分含有WorldFip网络站点的所有通信功能,CAN部分使用规范CAN接口。本文从现场总线技术在近年来的发展状况出发,简单概述了WorldFip总线、CAN总线及WorldFip-CAN网关的发展状况,主要解析了WorldFip和CAN的通信规范。文中以某重载机车FIP测试平台项目为依托,重点设计了WorldFip-CAN网关的三个方面:硬件设计、软件设计和网关调试及型式试验。硬件方面分析了网关设备的架构及可靠性设计、CPU板卡、FIP网卡、电源板卡、母板等板卡的关键电路设计;软件方面主要完成CPU板卡的操作系统移植、CAN和FIP驱动设计以及对应的应用程序编写;并结合FIP网络测试平台对网关进行调试及实验室型式试验,通过测试结果分析表明该网关可实时、可靠的进行CAN网络与WorldFip网络之间通讯数据的转发。该设备的研发为推动我国基于WorldFip网络的轨道车辆等车载电气部件国产化发展提供了有力支持,同时使带有CAN接口的车载电气设备上车使用成为现实。

高峰[4](2014)在《基于WorldFIP的电力机车网络控制模拟开发平台的研究》文中认为随着计算机技术的快速发展和现场总线技术广泛应用于轨道车辆控制领域,轨道列车对网络控制的要求越来越高。近年来,通过不断引进国外先进的轨道列车产品和技术,我国铁路运输技术得到了飞速的发展。经过引进、消化、吸收,我国对于轨道列车关键技术之一的列车网络控制技术取得了非常大的进展,国产化工作积极进行中。因此,使用国产化网络控制系统及网络控制节点设备替代国外同类产品势在必行,市场前景广阔。本文采用计算机模拟仿真的研究方法,旨在建立机车网络控制系统模拟开发平台,用于研究机车网络控制系统原理以及相关总线产品的研发。本文综述了国内外WorldFIP列车网络控制系统的发展概况,简述了WorldFIP总线和CAN总线的通信协议及WorldFIP总线在机车网络控制系统中的典型应用:介绍了机车制动系统的结构和工作原理,制动系统与机车网络控制系统的通信机制和数据流格式。以WorldFIP网卡、CAN网卡和PC机为硬件基础,在LabVIEW环境下开发应用程序,搭建了基于WorldFIP的机车网络控制模拟开发平台,模拟了WorldFIP总线机车网络控制系统主处理单元和CAN总线制动控制单元的通信机制和控制逻辑,实现了对机车网络控制系统总线通信和协议转换的功能仿真。平台的联调测试结果表明,本文所设计的机车网络控制系统模拟开发平台软硬件设计可靠,系统组态方便,运行稳定,便于二次开发,能够满足实际应用需求,同时为WorldFIP机车网络控制系统的研究及自主研发相关总线产品提供了良好的平台。

高峰,李常贤[5](2014)在《WorldFIP机车网络控制系统模拟仿真》文中指出WorldFIP现场总线具有较好的实时性、可靠性和抗干扰性,在交通运输、电力等工业控制领域具有广泛的应用。描述了WorldFIP机车网络控制系统的模拟仿真系统硬件搭建,并对硬件系统进行配置和驱动,最后在LabVIEW程序开发环境下进行链路主设备和基本设备的应用软件设计。通过联网通信测试和FIPWatcher协议分析仪对总线数据流的分析,验证了模拟仿真系统的正确性和可靠性,系统能够满足实际应用要求。

郭然[6](2014)在《地铁列车WorldFIP网络通信系统可靠性分析与应用研究》文中认为本文以南京地铁一号线列车车载WorldFIP网络通信系统为研究对象,使用层次分析法,对系统组件功能分析指标的权重进行排序,并结合故障模式、影响和危害性分析方法(FMECA)确定WorldFIP通信系统的关键组件。对关键组件的故障形式和处理措施等数据进行预处理,提出使用马尔科夫过程方法对基于关键组件的WorldFIP通信系统建模进行可靠性分析,结合现场故障数据定量分析南京地铁WorldFIP通信系统的主要可靠性指标。根据可靠性分析结果,南京地铁一号线列车WorldFIP通信系统可靠性需要进一步提高。为了能够完整地记录总线上各设备的状态信息和故障数据,进一步分析通信系统的可靠性,为设备维护维修提供支持,本文基于WorldFIP总线技术开发总线数据记录仪。为了实现数据记录仪的基本网络通信功能,对WorldFIP现场总线网络各层的通信协议进行分析,基于FPGA技术研制WorldFIP通信网卡,实现WorldFIP总线接收与发送功能,设计总线接口电路和CRC校验功能。使用ARM微控制器、μC/OS-Ⅱ嵌入式系统以及CF卡存储技术搭建软硬件测试实验平台,验证自主研发WorldFIP网卡的通信功能和通信性能,并确定数据存储方案。然后根据功能需要以及现场工作环境,通过对实验平台功能和结构进行调整,开发总线数据记录仪并进行跟车调试及装车试运行。数据记录仪能够完整地记录南京地铁WorldFIP总线各设备的状态信息和故障信息,为日后故障分析和设备维护提供支持,同时对于WorldFIP网络平台国产化也具有现实意义。

赵文[7](2012)在《基于WorldFIP重载列车电力机车网络控制开发平台的研究》文中研究表明随着世界重载列车技术的不断发展,重载机车是一个国家的铁路运输能力的体现,因此,大力发展重载列车成为了铁路运输模式的一个主要大方向。在重载列车中,网络控制是列车核心技术之一。DDU作为网络控制不可或缺的一部分,其对列车监测、人机交流等方面都起着难以估量的作用。而我国重载列车DDU主要是依赖外国生产,从而受制于人。因此,当前DDU的国产化可以说是大势所趋势在必行。本论文课题主要来源于DDU国产化,本项目与中国北车集团大连机车研究所有限公司合作,论文是“基于FIP网络的机车司机显示单元产品DDU技术开发”项目中的“半实物开发平台的开发与研究”部分的主要内容。本文首先宏观的介绍了国内外重载铁路的近况,微观的介绍了两辆典型的重载电力机车,以及机车网络控制的现状,将本文的背景阐述完整;其次,详细介绍了WorldFIP网络总线技术的发展、结构、原理以及接口的开发流程;再次,对开发平台进行需求分析,其中包括软件以及关键硬件;再次,对网络控制开发平台的主要软件模块进行设计,其中主要包括软件处理流程、数据流设定以及判断逻辑,并对各个模块进行简介;最后,对开发平台进行一致性测试,使得各模块所传送数据及状态保持一致,达到生产要求,并介绍了WorldFIP网络总线测试中最重要的软件FipWatch。最终完成此开发平台的开发,并做好总结论文工作。本平台将实物DDU通过WorldFIP网络总线与虚拟MPU、虚拟BCU以及虚拟TCU相连接。其中虚拟BCU和虚拟TCU可以模拟机车的运行动作,并将其发送到虚拟MPU中进行逻辑判断后发送给实物DDU,在DDU中显示出虚拟BCU和虚拟TCU所模拟动作,以便达对DDU进行地面检测分析、测试其是否符合生产标准的要求。

常城[8](2012)在《基于FIP网络的重载列车牵引制动网络通信模块的研究》文中研究说明HXD2B型机车采用法国ALSTOM公司的制造技术,是目前大秦线2万吨重载组合列车的主力车型。HXD2B型机车控制系统的核心是基于WorldFIP现场总线的微机网络控制系统,该控制系统下的牵引控制单元(Traction Control Unit, TCU)和制动控制单元(Brake Control Unit, BCU)是控制机车牵引和制动的重要装置。尽管我国对机车的车体及各电气设备所掌握的技术相对比较成熟,但对于TCU、BCU还没有掌握其核心技术,因此,研制具有自主知识产权的TCU、BCU技术是全面实现HXD2B型机车国产化进程中的关键。论文以HXD2B型机车TCU、BCU的通信机制及控制逻辑为研究对象,首先对WorldFIP现场总线的通信协议层、数据帧结构及传输机制进行分析,并进一步研究了WorldFIP现场总线在HXD2B型机车上的应用,为TCU、BCU网络控制变量的设计做理论储备;随后对机车牵引电传动系统中受电弓、主断路器及牵引变流器的工作原理做了重点分析,该部分的工作主要是为了研究TCU的控制逻辑;最后对机车在制动和缓解工况下的制动控制器、BCU闭环控制及司机制动阀的控制原理做了重点分析,该部分的工作主要是为了研究BCU的控制逻辑。基于以上对TCU、BCU通信机制及控制逻辑的研究,本论文完成了TCU、BCU模拟软件的开发,并在实验室搭建的司机显示单元(Driver Display Unit, DDU)半实物开发平台上模拟了机车的牵引、制动工况,进而验证了TCU、BCU模拟软件在通信及控制上的正确性,为TCU、BCU进一步的技术开发打下了一定的基础。同时,该模拟软件也可作为国产化DDU的测试工具,为DDU技术的地面研究提供了一个开发实验环境。

时玮[9](2008)在《WorldFIP总线技术的研究与应用》文中指出WorldFIP现场总线作为国际现场总线标准之一,以其可靠性高,实时性好,协议单一,节点进退网络操作简单等特点被广泛应用。在国外WorldFIP现场总线已经成功应用在轨道车辆的控制系统,在我国引进的大功率电力机车中也使用WorldFIP总线来传输控制及状态监测信息。因此,消化吸收并掌握WorldFIP网络协议、构成以及应用具有重大意义。本课题以目前WorldFIP在列车通信网络的发展为背景,从列车通信网络的性能要求出发,在网络的可靠性、可扩展性、实时性、安全性及信息的有效性五个方面进行了研究。将WorldFIP总线在介质冗余管理、信号编码方式、帧格式、介质访问方式等方面与其他现场总线对比分析,并通过对机车车载网络的网络结构和数据传输的研究,从理论和实际应用两方面透彻的研究了WorldFIP在列车通信网络应用中的优势和特点。在此基础上,建立了WorldFIP通信网络的实验平台,设计了能够进行数据通信的WorldFIP站点,以模块化方式介绍了主站板卡FULLFIP2和从站板卡MICROFIP的内部结构和外部接口;还设计实现了扩展总线功能的WorldFIP转RS485和CAN总线板卡。以此为平台,编写软件程序,设计了WorldFIP网络的软件结构,主要介绍了MHFD和FDM函数库的使用,总线仲裁扫描变量表的配置。最后成功的实现站点之间的数据通信,完成了WorldFIP性能验证实验以及在此基础上的研究实验,深入理解了WorldFIP协议,为研究WorldFIP在列车微机控制系统中的实际应用奠定基础。

杭丽君[10](2008)在《基于电力电子网络的变流系统研究》文中研究表明电力电子系统的集成化是现今电力电子技术发展的趋势,系统的模块化和标准化技术是目前电力电子领域的重要研究方向。研究基于电力电子网络的变流系统,对复杂电力电子装置的系统级集成具有重要意义,是电力电子系统集成技术的基本组成部分。本文从变流系统的功率流和信息流双重分布性的角度出发,对电力电子系统网络(Power Electronics System Network,PES-Net)的模型和变流系统的通信需求进行分析,提出实时电力电子系统网络(Real-time power electronics system network,RT-PES-Net);并对基于新网络的分布式控制及管理方案和模块化软件方案等内容进行系统的研究,提出基于栈操作的实时软件构建方案。本文的研究将为变流系统的控制结构和软件方案标准化提供参考和理论依据,为应用系统的集成提供解决方案。复杂中大功率变流系统是网络化分布式控制系统的应用对象。首先,论文以复杂系统为研究对象,分析了应用系统的功率流和信息流在空间结构上的对偶关系和双重分布的特性;在电力电子集成模块(Power Electronics Building Blocks,PEBB)的基础上,研究了变流系统的网络化分布式控制方案,并得出系统组构的初步构想,总结出适合复杂电力电子系统集成的标准化理论。接着,论文对电力电子网络模型进行了研究。分析了现有各类总线网络和目前用于电力电子应用系统的网络,从结构、速率和协议等各个方面将两类网络进行了系统的对比。明确了电力电子系统网络(PES-Net)的定义,分析并总结复杂电力电子实时系统所需网络必需具备的条件。根据现有网络技术背景,综合控制结构和网络需求,提出了电力电子系统网络(PES-Net)的模型。为满足变流系统的实时控制,论文对分布式控制结构的通信需求进行了研究。以网络控制系统(Networked Control System,NCS)为背景,对变流器系统控制信息延时因素进行了分析;通过对典型电力电子系统的分析,归纳和总结了系统的控制功能和控制内容,对系统不同层次的控制任务进行了响应时间需求分析和网络的分层配置;通过对仿真结果的分析,研究了应用系统内模块控制信息延时对不同应用系统的性能影响和对开关频率的限制。根据变流系统对控制延时的接受程度,将电力电子复杂系统归为两大类:1)零延时系统;2)定延时系统。针对上述两类系统,论文给出了电力电子网络(PES-Net)的通道容量和应用系统开关周期的计算方法。论文对开放式、分布式的电力电子系统网络(PES-Net)的硬件组成和同步方案进行了研究,提出新的实时网络和系统级集成方案。根据主节点和从节点的控制任务需求,分别从功能和系统结构的角度对开放式网络的硬件构成进行研究;根据控制系统的接口需求分析,对节点的通用性设计进行重点讨论。针对网络的同步问题,本文分析了简单有效的解决方法,即基于数据结构的同步补偿方案;此外,论文提出基于实时高速电力电子系统网络(RT-PES-Net)的同步方案,研究适合变流器实时控制的网络结构和相应的硬件配置。根据应用控制和通信系统所需的各种操作,论文对实时网络的管理进行了讨论,研究了信息帧管理和相应的硬件设置,并对各种工作模式下所需的通信时间进行了计算和比较。基于实时网络系统及其管理方案,论文给出了组构以PEBB为基础的变流系统的方案。论文对基于RT-PES-Net的模块化软件方案进行了研究。首先,将控制软件与功率硬件进行解耦,使得软件设计与硬件部分分离。在分析电力电子软件特性的前提下,论文提出基于栈操作的模块化软件方案,增加子程序实时构件的内聚性;对软件模块化的通用性进行研究,分析模块接口参数和变量的申明和配置,并研究参数的定标,对构件进行分类;分析子程序实时构件在执行速度上的优点。论文对电力电子系统控制软件(Power Electronics System Control Software,PES-CS)的组构和集成进行研究,简化软件主框架。最后,论文分别对RT-PES-Net和模块化软件方案进行了相应的实验研究和分析。论文对提出的实时电力电子系统网络(RT-PES-Net)进行了通信实验,将新网络拓扑对变流系统的延时影响与旧网络系统的延时影响进行比较,总结新网络系统在控制实时性、提高开关频率、网络可扩展性和管理灵活度等方面的优势。论文针对RT-PES-Net进行应用研究,验证该网络可解决网络通信失步所造成的问题。论文对基于通用型实时构件和栈操作的模块化软件方案进行实验验证,为标准化软件库的建立和系统级集成提供参考方案。网络化的控制结构研究是复杂电力电子系统级集成研究的关键。本课题针对复杂变流系统提出了实时电力电子系统网络(RT-PES-Net),并以该网络为基础对分布式控制结构及相应的网络化管理方案和模块化软件方案展开一系列研究,为电力电子控制系统提供标准化、开放式的网络参考体系,并以此结构来快速构建终端复杂变流系统,为实现标准的应用系统组构提供参考方案,有助于解决电力电子标准化推广所面临的难题。论文为应用系统的即插即用和动态重构提供了研究基础,从而为最终实现复杂变流器的应用系统级集成提供系统化的理论和方法依据。同时,论文的研究开拓了电力电子系统集成和标准化研究的一个新方向。

二、WorldFIP通讯网络技术的研究与开发(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、WorldFIP通讯网络技术的研究与开发(论文提纲范文)

(1)基于Labview的机车WorldFIP网络测试平台设计(论文提纲范文)

1引言
2平台整体构架及功能实现
3站点硬件系统设计
    3.1 FULLFIP2与微处理器的接口
    3.2 FULLFIP2与WorldFIP总线的接口
    3.3 FULLFIP2与私有内存的接口
4站点软件系统设计
    4.1 FDM概述
    4.2 FDM应用程序开发
5测试平台应用案例
    5.1通信组态
    5.2通信测试
6结束语

(2)电力机车司机显示操控单元的开发(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的背景与意义
    1.2 国内外列车控制与监视系统发展概况
    1.3 司机显示操控单元的发展
        1.3.1 机车单色显示器
        1.3.2 机车彩色显示器
        1.3.3 基于TCMS系统的机车显示监控单元
        1.3.4 国内外电力机车司机显示监控单元现状及对比
        1.3.5 本课题研究来源
    1.4 本课题关于DDU单元开发的主要工作
    本章小结
第二章 列车控制与监视系统TCMS
    2.1 列车控制与监视系统(TCMS)概述
    2.2 TCMS系统结构
    2.3 DDU单元应具备的功能
    本章小结
第三章 DDU单元网络功能分析
    3.1 列车通信网络概述
    3.2 DDU开发应遵循的WorldFIP现场总线技术标准
        3.2.1 WorldFIP总体结构
        3.2.2 数据帧格式
        3.2.3 寻址方式
        3.2.4 传输机制
    3.3 WorldFIP现场总线分类
    3.4 基于WorldFIP的DDU通信系统功能分析
    3.5 TCMS系统内DDU通信协议
    本章小结
第四章 DDU单元硬件设计开发
    4.1 总体设计
    4.2 硬件设计
        4.2.1 DDU主机
        4.2.2 DDU显示屏及附件
    本章小结
第五章 DDU单元嵌入式软件开发
    5.1 嵌入式系统
    5.2 嵌入式操作系统的特点
    5.3 嵌入式操作系统的发展状况
        5.3.1 嵌入式系统的产生
        5.3.2 嵌入式操作系统的发展道路
    5.4 几种常见嵌入式操作系统
        5.4.1 Palm OS
        5.4.2 Windows CE
        5.4.3 VxWorks
        5.4.4 Linux
    5.5 嵌入式操作系统的对比与分析
    5.6 DDU单元嵌入式软件的开发
        5.6.1 DDU单元软件架构
        5.6.2 WorldFIP通信程序模块
        5.6.3 人机交互功能模块
    本章小结
第六章 司机显示操控单元的性能测试
    6.1 环境试验
        6.1.1 试验目的
        6.1.2 试验方法
        6.1.3 试验平台
    6.2 功能试验
        6.2.1 试验目的
        6.2.2 试验方法
        6.2.3 试验平台
    本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(3)WorldFIP-CAN网关的设计及实现(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 WorldFip总线发展现状
        1.2.2 CAN总线发展现状
        1.2.3 WorldFip-CAN网关总线发展现状
    1.3 课题主要内容
    本章小结
第二章 WorldFip和CAN通信协议分析
    2.1 WorldFip通信协议
        2.1.1 通信模型
        2.1.2 数据类型
        2.1.3 帧格式
        2.1.4 传输机制
    2.2 CAN通信协议
        2.2.1 概述
        2.2.2 结构分层
        2.2.3 报文传输
        2.2.4 位流编码
    本章小结
第三章 WorldFip-CAN网关的硬件设计
    3.1 网关设备的结构及可靠性设计
        3.1.1 网关板卡的机械结构设计
        3.1.2 网关设备的机箱结构设计
        3.1.3 可靠性设计
    3.2 网关板卡的硬件总体架构
    3.3 CPU板卡设计
        3.3.1 主板概述
        3.3.2 以太网电路
        3.3.3 CAN接口电路
        3.3.4 RS232接口电路
        3.3.5 CPLD电路
    3.4 PC104-FIP网卡设计
        3.4.1 通信控制器模块
        3.4.2 介质冗余管理器模块
        3.4.3 总线驱动器模块
        3.4.4 PC104总线接口
    3.5 电源板卡设计
    3.6 其它板卡设计
    本章小结
第四章 WorldFip-CAN网关的软件设计
    4.1 软件开发环境搭建
    4.2 网关软件总体架构
    4.3 CPU板卡下的Linux操作系统移植
        4.3.1 引导程序
        4.3.2 Linux内核移植
        4.3.3 建立文件系统
    4.4 CPU板卡下的CAN驱动设计
    4.5 PC104-FIP网卡驱动设计
    4.6 程序实现
        4.6.1 FIP和CAN的初始化
        4.6.2 FIP数据接收和发送程序
        4.6.3 CAN数据接收和发送程序
        4.6.4 网关指示灯控制逻辑
    本章小结
第五章 网关调试及型式试验
    5.1 网关调试
        5.1.1 测试目的
        5.1.2 测试平台
        5.1.3 测试内容及结果
    5.2 型式试验
        5.2.1 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
        5.2.2 静电放电抗扰度试验
        5.2.3 浪涌抗扰度试验
    本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(4)基于WorldFIP的电力机车网络控制模拟开发平台的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 国外发展现状
        1.2.2 国内发展现状
    1.3 论文的研究内容和工作
    本章小结
第二章 列车网络控制系统现场总线技术
    2.1 应用于列车网络控制系统的现场总线技术
    2.2 WorldFIP总线技术
        2.2.1 WorldFIP现场总线技术的特点
        2.2.2 通信协议
        2.2.3 信息帧格式
        2.2.4 寻址机制
        2.2.5 通信模式
    2.3 CAN总线技术
        2.3.1 通信协议
        2.3.2 帧格式
        2.3.3 通信模式
    2.4 典型的WorldFIP机车网络控制系统
        2.4.1 FIPT
        2.4.2 FIPV
    本章小结
第三章 机车制动系统
    3.1 制动系统结构及功能
    3.2 制动机系统
        3.2.1 制动控制器
        3.2.2 司机制动阀
        3.2.3 制动控制单元
        3.2.4 隔离模块
        3.2.5 流量计
    3.3 设计网络控制系统变量
        3.3.1 MPU至BCU的通信变量
        3.3.2 BCU至MPU的通信变量
    本章小结
第四章 网络控制模拟开发平台的设计
    4.1 网络控制模拟开发平台的硬件设计
    4.2 平台软件开发工具
        4.2.1 LabVIEW程序开发环境
        4.2.2 FIPDesigner工具软件
    4.3 MPU模拟软件开发
        4.3.1 软件开发流程
        4.3.2 网络参数配置
        4.3.3 初始化程序
        4.3.4 总线仲裁程序
        4.3.5 数据通信程序
    4.4 BCU模拟软件开发
        4.4.1 软件开发流程
        4.4.2 初始化程序
        4.4.3 数据通信程序
    4.5 GW模拟软件开发
        4.5.1 软件开发流程
        4.5.2 协议转换
    本章小结
第五章 平台联调测试
    5.1 平台设备通信功能测试
    5.2 模拟软件通信功能测试
    5.3 站节点人机界面功能测试
    本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(5)WorldFIP机车网络控制系统模拟仿真(论文提纲范文)

1 模拟仿真系统硬件设计
    1.1 World FIP机车网络控制系统简介
    1.2 模拟仿真系统硬件设计
2 模拟仿真系统软件设计
3 通信测试

(6)地铁列车WorldFIP网络通信系统可靠性分析与应用研究(论文提纲范文)

致谢
中文摘要
ABSTRACT
1. 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 WorldFIP现场总线综述
        1.1.2 课题的提出
        1.1.3 课题的意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究内容
2. 南京地铁列车WorldFIP通信系统可靠性分析
    2.1 南京地铁列车WorldFIP通信系统结构
        2.1.1 通信系统主要设备
        2.1.2 通信系统网络连接方式
    2.2 南京地铁列车WorldFIP通信系统故障统计与分类
        2.2.1 通信系统故障统计
        2.2.2 FMECA分析系统故障模式
    2.3 南京地铁列车WorldFIP通信系统组件的关键度分析模型
        2.3.1 传统系统组件关键度分析方法分析
        2.3.2 系统组件关键度九大相关因素分析
        2.3.3 层次分析法求解组件关键度
        2.3.4 WorldFIP通信系统组件关键度分析模型
    2.4 南京地铁列车WorldFIP通信系统可靠性分析
        2.4.1 本文使用的可靠性指标
        2.4.2 常用的系统可靠性分析方法
        2.4.3 马尔可夫过程法分析系统可靠性
        2.4.4 故障数据预处理
        2.4.5 南京地铁列车WorldFIP通信系统可用性模型建立
        2.4.6 南京地铁列车WorldFIP通信系统可靠性模型建立
        2.4.7 可用性与可靠性数值分析
    2.5 提高系统可靠性的措施
        2.5.1 提高既有设备可靠性的改进措施
        2.5.2 实现WorldFIP网络通信平台国产化研发
    本章小结
3. WorldFIP网络协议分析及基于FPGA的通信网卡设计
    3.1 WorldFIP现场总线技术的层次结构
    3.2 WorldFIP物理层协议分析
        3.2.1 WorldFIP物理层功能
        3.2.2 WorldFIP传输介质与传输速率
        3.2.3 WorldFIP现场总线的信号编码
    3.3 WorldFIP现场总线数据链路层协议分析
        3.3.1 WorldFIP数据链路层寻址机制分析
        3.3.2 WorldFIP数据链路层协议数据单元
        3.3.3 WorldFIP通信模式
    3.4 基于FPGA的WorldFIP网卡功能与结构设计
        3.4.1 总线数据接收与发送功能实现方法的研究
        3.4.2 总线驱动电路设计
        3.4.3 CRC-16校验原理及校验功能的实现
    本章小结
4. WofldFIP通信系统实验平台设计方案与通信性能研究
    4.1 基于ARM的实验硬件平台
        4.1.1 网络节点设备CPU板初步设计
        4.1.2 网络节点设备CPU选型及主要功能的实现
        4.1.3 CF卡存储方案的确定
        4.1.4 移植μC/OS-Ⅱ操作系统实现CPU多任务处理
    4.2 基于实验平台的通信测试实验设计
    4.3 通信系统性能研究
        4.3.1 通信模块可靠性分析
        4.3.2 网络通信实时性分析
    4.4 车载设备设计及现场调试
        4.4.1 WorldFIP总线数据记录仪CPU板设计
        4.4.2 WorldFIP总线数据记录仪整体结构
        4.4.3 现场跟车调试
    本章小结
5. 总结与展望
    5.1 论文的主要结论
    5.2 有待进一步开展的工作
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(7)基于WorldFIP重载列车电力机车网络控制开发平台的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究意义及背景
        1.1.1 国际重载铁路近况
        1.1.2 国内重载铁路的代表大秦线
    1.2 重载机车的现状
        1.2.1 HXD2电力机车
        1.2.2 BR189型电力机车
    1.3 机车网络控制现状
        1.3.1 MVB总线+WTB总线
        1.3.2 LonWorks总线
        1.3.3 ARCNET总线
        1.3.4 CAN总线
        1.3.5 WorldFIP总线
    1.4 论文主要工作与内容
        1.4.1 主要工作
        1.4.2 主要内容
    本章小结
第二章 WorldFIP网络总线技术
    2.1 WorldFIP现场总线
        2.1.1 WorldFIP现场总线发展
        2.1.2 WorldFIP现场总线特点优点
        2.1.3 WorldFIP现场总线的协议结构
    2.2 WorldFIP现场总线技术原理
        2.2.1 物理层
        2.2.2 数据链路层
        2.2.3 应用层
    2.3 WorldFIP现场总线设备开发
        2.3.1 WorldFIP现场总线技术设备类型
        2.3.2 WorldFIP总线技术设备开发方法及步骤
        2.3.3 WorldFIP总线接口驱动程序的开发
    本章小结
第三章 重载电力机车网络控制开发平台需求
    3.1 开发平台的总体结构与功能描述
    3.2 开发平台的硬件需求
        3.2.1 CC139网卡
        3.2.2 CC120网卡
        3.2.3 DDU司机显示单元
    3.3 开发平台的软件需求
        3.3.1 PC机模拟软件开发环境
        3.3.2 DDU界面软件开发环境
    本章小结
第四章 开发平台应用程序的开发与设计
    4.1 开发平台应用软件需求
        4.1.1 应用软件总体概述
        4.1.2 MPU模拟软件
        4.1.3 TCU模拟软件和BCU模拟软件
    4.2 开发平台通讯数据流设计
        4.2.1 BCU到MPU的数据流(0x8200)
        4.2.2 MPU到BCU的数据流(0x7200)
        4.2.3 TCU到MPU的数据流(0x8300)
        4.2.4 MPU到TCU的数据流(0x7300)
        4.2.5 DDU到MPU的数据流(0x8100)
        4.2.6 MPU到DDU的数据流(0x7100)
    4.3 MPU模拟软件设计
        4.3.1 MPU软件处理流程
        4.3.2 数据流在WorldFIP网络中的传递及MPU软件逻辑
        4.3.3 MPU软件界面及介绍
    4.4 BUC和TCU模拟软件设计
        4.4.1 BCU软件简介
        4.4.2 TCU软件简介
    本章小结
第五章 开发平台的测试
    5.1 FipWatch软件
        5.1.1 引言
        5.1.2 FipWatcher界面及功能
    5.2 开发平台整体一致性网络测试
        5.2.1 BCU与DDU一致性测试
        5.2.2 TCU与DDU一致性测试
    本章小结
结论
附录 基于WorldFIP重载列车电力机车网络控制开发平台
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(8)基于FIP网络的重载列车牵引制动网络通信模块的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
        1.1.1 课题的研究背景
        1.1.2 课题的研究意义
    1.2 重载列车的国内外发展现状
        1.2.1 国外发展现状
        1.2.2 国内发展现状
    1.3 课题的研究内容
    本章小结
第二章 WorldFIP现场总线技术及应用
    2.1 列车网络控制系统中的现场总线技术
    2.2 WorldFIP现场总线技术
        2.2.1 技术特点
        2.2.2 通信协议
        2.2.3 数据帧格式
        2.2.4 寻址方式
        2.2.5 传输机制
    2.3 HXD2B型机车微机网络控制系统
        2.3.1 FIP车辆网
        2.3.2 FIP列车网
    本章小结
第三章 牵引电传动系统
    3.1 牵引电传动系统结构及原理分析
        3.1.1 网侧电路
        3.1.2 牵引变流器
    3.2 牵引控制单元TCU
        3.2.1 TCU的结构
        3.2.2 TCU插件板
        3.2.3 调速控制电路
    3.3 设计的网络控制变量
    本章小结
第四章 制动系统
    4.1 制动系统结构及原理分析
        4.1.1 制动控制器
        4.1.2 司机制动阀Eurotrol的工作原理
        4.1.3 先导室控制
    4.2 设计的网络控制变量
    本章小结
第五章 联调测试
    5.1 搭建基于FIP网络的DDU半实物开发平台
    5.2 TCU、BCU模拟软件的开发
    5.3 联调测试
    本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(9)WorldFIP总线技术的研究与应用(论文提纲范文)

致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题的背景和意义
        1.1.1 课题的提出
        1.1.2 课题的意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 论文的研究内容
2 WorldFIP现场总线研究
    2.1 WorldFIP技术特点
    2.2 WorldFIP协议与芯片
        2.2.1 数据通信网络协议
        2.2.2 数据通信功能芯片
    2.3 WorldFIP与其它现场总线比较
        2.3.1 WorldFIP与TCN比较
        2.3.2 WorldFIP与CAN、LonWorks、RS485比较
    2.4 WorldFIP总线平台设计方案
3 WorldFIP仲裁管理与调度分析
    3.1 总线仲裁管理的介绍
    3.2 总线调度构建方法分析
        3.2.1 扩展单调速率算法ERM
        3.2.2 调度算法的优化
4 机车车载网络结构和数据传输
    4.1 机车车载WorldFIP网络
        4.1.1 WorldFIP车载网络结构
        4.1.2 机车车载电子产品综述
    4.2 机车车载网络的数据传输
5 WorldFIP功能板卡的软硬件设计
    5.1 MICROFIP通用板卡设计
        5.1.1 MICROFIP通讯控制器的工作特点
        5.1.2 通讯控制器MICROFIP的硬件接口设计
        5.1.3 80C196与MICROFIP通信软件实现
    5.2 FULLFIP2高级板卡的设计
        5.2.1 FULLFIP2通讯控制器的工作特点
        5.2.2 通讯控制器FULLFIP2的硬件接口设计
        5.2.3 与FULLFIP2通信软件实现
        5.2.4 FULLFIP2与MICROFIP主从站点通信实验
    5.3 MFHD和FDM概述
6 WorldFIP总线网络的改进与可靠性设计
    6.1 WorldFIP-RS485+CAN板卡设计
    6.2 WorldFIP总线板卡可靠性设计
7 总结与展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(10)基于电力电子网络的变流系统研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
英文缩写说明
目次
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究的概述
        1.2.1 课题的研究背景
        1.2.1.1 电力电子系统集成技术国内外研究现状
        1.2.1.2 复杂电力电子装置系统级集成研究的必要性
        1.2.2 本文研究的意义及目的
    1.3 电力电子变流器的数字控制系统回顾
        1.3.1 典型数字控制的变流系统构成
        1.3.2 现有电力电子分布式控制系统(DCS)
        1.3.3 变流系统传统的数字控制结构
        1.3.4 新型电力电子变流器控制结构
        1.3.4.1 电力电子数字控制器的比较研究
        1.3.4.2 新型电子控制结构研究背景
        1.3.4.3 新型电力电子系统控制结构的研究现状
        1.3.5 新型电力电子控制结构的比较和存在问题
    1.4 传感器技术发展概述
        1.4.1 电力电子传感器的发展现状
        1.4.2 电力电子传感器发展方向
        1.4.2.1 基于网络平台的智能化电力电子传感器
        1.4.2.2 智能化传感器的信号处理能力
    1.5 电力电子控制软件集成的研究
        1.5.1 可复用电力电子软件集成方案
        1.5.2 基于数据流格式的开放式、模块化的电力电子软件方案
        1.5.3 小结
    1.6 网络控制结构存在的问题和本课题研究目标
        1.6.1 基于网络的控制结构存在的问题
        1.6.2 本课题研究目标和内容
    1.7 论文主要内容的章节安排
    参考文献
第2章 基于电力电子集成模块(PEBB)的分布式控制结构
    2.1 引言
    2.2 电力电子变流系统结构分解
        2.2.1 复杂变流系统的模型研究
        2.2.1.1 系统的空间三维坐标模型
        2.2.1.2 基于开放系统互联(OSI)的七层模型
        2.2.1.3 双重分布式(DDS)模型
        2.2.1.4 小结
        2.2.2 控制内容的分层方案
        2.2.2.1 控制任务及其时间响应分析
        2.2.2.2 控制任务的硬件配置
    2.3 电力电子集成模块(PEBB)的研究
        2.3.1 PEBB的功能和基本接口描述
        2.3.2 PEBB功率拓扑的基本结构
        2.3.3 PEBB的研究意义
        2.3.4 PEBB通用性的评价
        2.3.5 基于PEBB的集成系统控制研究
    2.4 基于网络的电力电子系统控制结构
        2.4.1 控制系统的任务配置
        2.4.2 基于数字网络的控制结构
        2.4.2.1 电力电子系统的网络分类
        2.4.2.2 基于PES-Net的电力电子系统特点
        2.4.3 网络化的智能电力电子传感器
    2.5 基于电力电子系统网络(PES-Net)的系统集成研究
        2.5.1 系统硬件集成
        2.5.2 系统功能集成
    2.6 本章小结
    参考文献
第3章 电力电子系统网络(PES-Net)模型
    3.1 引言
    3.2 控制领域的局域网—工业现场总线和专用控制网络
        3.2.1 工业现场控制网络协议
        3.2.1.1 工业现场控制网络拓扑
        3.2.1.2 常用控制网络协议
        3.2.2 工业现场控制网络的技术总结和性能对比
        3.2.3 控制局域网在电力电子中的应用
        3.2.3.1 CAN的应用
        3.2.3.2 RS-485的应用
        3.2.3.3 小结
    3.3 PES-Net模型
        3.3.1 PES-Net的网络技术背景
        3.3.1.1 局域网简化ISO/OSI参考模型
        3.3.1.2 局域网(LAN)物理拓扑结构
        3.3.1.3 介质访问的控制方式(MAC)和总线仲裁方式
        3.3.2 工业控制网络特性和PES-Net需求的匹配性类比
        3.3.3 基于PEBB的电力电子网络系统(PES-Net)模型
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 变流系统分布式控制的通信需求研究
    4.1 引言
    4.2 功率变流器系统控制信息延时因素的分析
        4.2.1 数字系统响应延时
        4.2.1.1 采样延时
        4.2.1.2 数字计算延时
        4.2.1.3 数字响应延时总结
        4.2.2 PES-Net的网络诱导延时(NID)
    4.3 电力电子装置的实时控制内容及响应时间分析
        4.3.1 典型电力电子装置的控制系统分析
        4.3.1.1 调速系统
        4.3.1.2 可再生能源分布式发电系统(DGS-RE)
        4.3.1.3 UPS并联系统
        4.3.1.4 小结
        4.3.2 电力电子系统网络(PES-Net)在控制系统中的配置
    4.4 网络控制延时对变流系统的影响
        4.4.1 控制延时对变流系统性能的影响
        4.4.2 控制延时对开关频率限制
    4.5 控制延时的仿真研究及变流系统的分类
        4.5.1 控制延时对交错并联逆变系统的影响
        4.5.2 控制延时对三相整流系统的影响
        4.5.3 零延时系统和定延时系统
    4.6 本章小结
    参考文献
第5章 实时电力电子系统网络(RT-PES-Nec)和变流器集成方案
    5.1 引言
    5.2 基于开放式、分布式原则的PES-Net控制系统组成
        5.2.1 开放式PES-Net主节点控制器设计
        5.2.2 PES-Net从节点控制器设计
        5.2.2.1 SR型从节点控制器设计
        5.2.2.2 NSR型从节点控制器设计
    5.3 实时高速电力电子系统网络(RT-PES-Net)
        5.3.1 同步方法
        5.3.1.1 基于通信数据格式的同步方案
        5.3.1.2 基于网络结构和拓扑的同步方案
        5.3.2 实时电力电子系统网络(RT-PES-Net)
        5.3.2.1 PES-Net系统的通信数据类型
        5.3.2.2 实时电力电子光纤环网结构
        5.3.2.3 RT-PES-Net的同步补偿作用
        5.3.2.4 零延时系统的同步帧延时补偿方案
    5.4 基于RT-PES-Net的电力电子应用系统集成
        5.4.1 RT-PES-Net的管理
        5.4.2 基于RT-PES-Net和PEBB的应用集成系统
    5.5 本章小结
    参考文献
第6章 基于实时电力电子系统网络的标准化软件方案
    6.1.引言
    6.2 基于RT-PES-Net的模块化软件方案
        6.2.1 RT-PES-Net系统内的控制软件和硬件的解耦
        6.2.2 基于栈操作(Stack Based,SB)的模块化实时软件框架
        6.2.2.1 电力电子系统的控制软件
        6.2.2.2 基于栈操作(SB)的电力电子系统实时构件(PES-RTC)
        6.2.3 实时构件的接口参数定标
        6.2.4 实时构件的分类
        6.2.5 电力电子系统控制软件(PES-CS)组构
    6.3 应用实例
        6.3.1 高频型DC/DC控制软件的模块化方案
        6.3.2 PFC多任务型控制软件的模块化方案
    6.4 本章小结
    参考文献
第7章 实验研究
    7.1 引言
    7.2 实时电力电子系统网络(RT-PES-Net)的通信实验
        7.2.1 RT-PES-Net的结构
        7.2.2 RT-PES-Net的功能说明
        7.2.3 实验结果及系统传输延时分析
        7.2.4 RT-PES-Net的评价
    7.3 实时电力电子系统网络(RT-PES-Net)的应用实验
    7.4 子程序实时构件(SRTC)模块化软件方案的应用实验
        7.4.1 数字变频控制的LLC谐振型高频直流变换器
        7.4.2 多数字控制任务的PFC变换器
    7.5 本章小结
    参考文献
第8章 总结和展望
    8.1 总结
    8.2 创新点
    8.3 展望
攻读博士学位期间发表的文章
攻读博士学位期间申请的专利
攻读博士学位期间主要承担的科研项目

四、WorldFIP通讯网络技术的研究与开发(论文参考文献)

  • [1]基于Labview的机车WorldFIP网络测试平台设计[J]. 赵科,闫祖旭. 自动化技术与应用, 2019(12)
  • [2]电力机车司机显示操控单元的开发[D]. 杨扬. 大连交通大学, 2018(08)
  • [3]WorldFIP-CAN网关的设计及实现[D]. 任育琦. 大连交通大学, 2014(04)
  • [4]基于WorldFIP的电力机车网络控制模拟开发平台的研究[D]. 高峰. 大连交通大学, 2014(04)
  • [5]WorldFIP机车网络控制系统模拟仿真[J]. 高峰,李常贤. 工业控制计算机, 2014(05)
  • [6]地铁列车WorldFIP网络通信系统可靠性分析与应用研究[D]. 郭然. 北京交通大学, 2014(07)
  • [7]基于WorldFIP重载列车电力机车网络控制开发平台的研究[D]. 赵文. 大连交通大学, 2012(03)
  • [8]基于FIP网络的重载列车牵引制动网络通信模块的研究[D]. 常城. 大连交通大学, 2012(03)
  • [9]WorldFIP总线技术的研究与应用[D]. 时玮. 北京交通大学, 2008(08)
  • [10]基于电力电子网络的变流系统研究[D]. 杭丽君. 浙江大学, 2008(07)

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WorldFIP通信网络技术研发
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