基于电力线载波的单车试风系统.pdf

总第 5 O卷第 5 6 6期 2 0 1 3年第 2期 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s ur e me n t& I n s t r ume n t a t i o n Vo 1 5 0 No 5 6 6 F e b 2 0 1 3 基于电力线载波的单车试风系统 木 赵岩 ， 孙晓东1 ，黄奕程 ， 于明华。 ( 1 黑龙江科技学院 电气与信息工程学院， 哈尔滨 1 5 0 0 2 7 ； 2 齐齐哈尔四达铁路设备有限公司， 黑龙江 齐齐哈 尔 1 6 1 0 0 0 ； 3 齐车集 团技工学校 ， 黑龙江 齐齐哈 尔 1 6 1 0 0 0 ) 摘要：电力线载波通信是利用低压配电线2 2 0 V 用户线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信 方式。针对电力线载波通信的特点， 介绍了一种基于电力线载波模块K Q 一 1 3 0 F 的单车试风系统。系统由传感器 将列车管、 制动缸风压力信号进行实时采集后， 送人单片机进行分析， 通过单片机控制电磁阀的通断， 以实现对 车辆制动部分的自动控制，并把分析后的数据加载到载波发送模块在电网上进行传输 ，再由载波接收模块接 收， 通过M A X 2 3 2 传递给上位机显示压力一时间曲线。试验表明： 该系统精度高， 可靠性强。 关键词 ： 电力线载波 ； 通信 ； 单车试风 系统 ； 单片机 中图分类号 ： T M7 7 3 ， T P 2 7 3 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 1 1 3 9 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 8 7 0 4 S i ng l e - c a r Br a k e Te s t e r S y s t e m Ba s e d o n Po we r Li n e Ca r r i e r 1 1 2 3 ZHAO ra n ，S UN Xi a o d o n g，HUANG Yi -c h e n g，YU Mi ng -h ua ( 1 E l e c t r i c a n d I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g C o l l e g e ， H e i l o n g j i a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， Ha r b i n 1 5 0 0 2 7 ， C h i n a 2 Q i q i h a e r S i d a R a i l w a y E q u i p me n t L i mi t e d C o m p a n y ， Q i q i h a r 1 6 1 0 0 0 ， He i l o n g j i a n g ， C h i n a 3 Q i q i h a e r V e h i c l e G r o u p T e c h n i c a l S c h o o l ， Q i q i h a r 1 6 1 0 0 0 ， He i l o n g j i a n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：P o we r l i n e c a r r i e r c o mmu n i c a t i o n i s a s p e c i a l me a n s o f c o mmu n i c a t i o n ，t h a t i s t h e u s e o f l o w v o l t a g e d i s t r i b u t i o n l i n e s 2 2 0 V s u b s c r i b e r l i n e a s i n f o rm a t i o n t r a n s mi s s i o n me d i u m f o r v o i c e o r d a t a t r a n s mi s s i o n Ac c o r d i n g t o t he po we r l i n e c a rri e r c o mmun i c a t i o n c h a r a c t e r i s t i c ，t h i s pa pe r i n t r o d uc e s a k i nd o f S i n g l e-Ca r Br a k e Te s t e r S y s t e m b a s e d o n p o w e r l i n e c a r r i e r mo d u l e K Q 一 1 3 0 F S y s t e m c o n s i s t s o f s e n s o r s w i l l t r a i n p i p e ， b r a k e c y l i n d e r a i r p r e s s u r e s i g n a l r e a l t i me a c q u i s i t i o n i n t o s i ng l e c hi p a na l y s i s ，t hr o u g h t h e s i n g l e - c h i p mi c r o c o mp ut e r t o c o nt r o l t he e l e c t r o ma g n e t i c v a l v e ，a n d r e a l i z e t h e a u t o ma t i c c o n t r o l o f v e h i c l e b r a ke pa r t s Af t e r t h e a na l y s i s o f t h e d a t a a r e l o a d e d i nt o t he c a r r i e r t r a ns mi s s i o n mo d ul e t o t r a ns mi t e l e c t r i c i t y g r i d，a nd t h e n b y t he c a rri e r r e c e i v e r mo d ul e r e e e i v e s a n d t r a n s mi t s t o t he ho s t c o mp u t e r t hr o u g h t h e MAX2 32 ，t ha t d i s p l a y s p r e s s u r e t i me c u r v e Th e t e s t s s h o ws t h a t t h e s y s t e m h a s h i g h a c c u r a c y a n d r e l i a b i l i t y Ke y wo r d s ：p o we r l i n e c a r r i e r ，c o mmu ni c a t i o n，s i n g l e -c a r br a k e t e s t e r s y s t e m，S CM 0引 言 电力线载波通信是利用低压配 电线2 2 0 V用户线 作 为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊 通信方式 。单车试风系统( 单车试验器) 是检查列车 制动机性能的试验装置 ， 新造车辆和修理车辆出厂前 或制动机经过检修后 ， 按照相关规定都要用单车试验 器进行试验 ， 用以检查车辆制动及整个车辆制动装置 在静止状态的性能。 传统的单车试验器现场操作者和 基金项 目： 黑龙江省教育厅科学技术研究资助项 目( 1 2 5 1 1 4 7 0 ) 微机操作者通过对讲机联系， 工作效率低。现在 的单 车试验器大多采用有线和无线两种传输方式和上位 机进行数据传输， 大大提高了数据的传输精度。本文 介绍一种基于 电力线载波的单车试风系统 的设计 。 电力线载波最大的特点是不需要重新架设网络 ， 只要 有 电线 ， 就能进行数据传递 。 1 系统的构成 此系统由列车管压力传感器、 制动缸压力传感器 对列车管 、制动缸风压力进行实时采集， 并通过A D 一 87 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 5 0卷第 5 6 6期 2 0 1 3年第 2期 电测与仪表 El e e t r i c a l M e a s ur e me n t& I n s t r u m e nt a t i o n VO 1 5 0 N0 5 6 6 Fe b 2 01 3 转 换模块进行A D转换后 ， 送 人单片机进行 数据处 理，通过单片机控制电磁阀的通断， 以实现对车辆制 1 动部分的充风、 保压及减压试验过程的自动控制 。 系 统框图如图1 所示。 制动缸压 力传感器 列车管压 力传感器 A D 51 片 机 电源【 电磁阀 I - -I 载波 发 载 波接 -_ _ 一 射模块 1 I 收模块 I L 图1 系统 结构 框 图 Fi g 1 S y s t e m s t r u c t ur e d i a g r a m 2电力线载波通信单元的设计 2 1 电力线载波模块K Q 一 1 3 0 F K Q 一 1 3 0 F 是单列9 针小体积高性能过零载波数据 收发模块， 是专 门为在2 2 0 V 交流上 ， 强干扰 、 强衰减 、 远距离要求的环境下可靠地传送数据而特别设计和 开发 图2 电力线载波模块K Q 一 1 3 0 F F i g 2 Po we r l i n e c a r r i e r c o mmu n i c a t i o n mo d u l e K Q - 1 3 0 F + 5 v 2 2电力线载波模块与单片机的连接 设计中选用模块为 自定义工作方式 ， MO D E 脚接 低 电平 而本设计为双向通信系统 ， 所 以每个模块既 有发送功能又有接收功能 ， 3 脚+ 5 V 接高电平 。R X， T X 引脚与单片机的T X D， R x D 引脚相连接，实现载波模 块与单片机数据通信 ， 1 脚与2 脚与工频 电网相连接 ， 将信号发送 电力 网， 以实现 电力线载波通信 。载波模 块与单片机的连接电路如图3 所示 。 图3 电力线载波模块与单片机连接 电路 图 F i g 3 C o n n e c t e d c i r c u i t d i a g r a m o f p o we r l i n e c a r r i e r c o mmu n i c a t i o n mo d u l e a n d t h e S CM 2 _ 3 电力 线载 波模 块 与上位 机 的连接 当载波芯片将信号从 电网上分离 ， 解调之后需要 将其传输给上位机以实现显示、 控制等功能。文中采 用了M A X 2 3 2 作为载波模块与上位机通信的转换接 r 7 口。连接电路如图4 所示 。 。 2 4电力线 载波数 据通信 串口调试 K Q一 1 3 0 F 电力 载波数据 收发模 块与上 位机9 针 R S 2 3 2 连接后用串 口调试助手测试 。MO D E = 0 ，发送 一 8 8一 图4 电力线载波模块与上位机连接 电路 图 Fi g 4 Co n n e c t e d c i r c ui t d i a g r a m o f po we r l i n e c a r r i e r c o mmu ni c a t i o n mo d u l e a n d PC 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 5 0卷第 5 6 6期 2 0 1 3年第 2期 电测与仪表 El e c t r i c a l M e as ur e m e nt& I n s t r u m e n t a t i o n VO 1 5 0 NO 5 6 6 Fe b 2 0 1 3 0 8 O 1 O 2 0 3 O 4 0 5 O 6 7 8 8 9 ， 如图5 所示 。第一个字节 是格式要求 ： 要发送 的字节数 ， 这里有8 个 ， 最多可达 2 5 0 ( 0 x f 0 ) 。 另一台电脑接收到的数据如图6 所示 。 可 以看出， 传送 的数据没有噪波。 图5 串 1s t 调试 发 送数 据 Fi g 5 Se r i a l d e b u g g i n g s e n d d a t a 图6 串 口调 试接 收 数据 Fi g 6 S e r i a l de bu g g i n g r e c e i v e d a t a 3试验结果 上位机程序用P B 软件编写 ，真正实现 了数据采 集 、 管理与试验的远程监控 、 控制 。 本系统可应用于单 车试风系统的各项试验 ， 实际试验结果通过 电力线载 波模块传输至服务器( 上位机) ， 显示 出制动缸压力一 时间曲线 。 通过如图7 、 图8 所示试验 曲线可看 出， 采用 电力线载波模块 的试风系统精度高 ， 可靠性强 ， 均达 到各项参数的要求 。 4结束语 基于电力线载波的单车试风 系统 ， 采用 电力线载 波模块K Q 一 1 3 0 F 实现下位机 ( 单车试验器 ) 与上位机 的数据通讯 ， 该系统利用现有配电网基础设施 ， 无需 重新布线 ， 传输数据速率高达2 Mb i ff s ， 覆盖范围广。 通 过各项试验 ，列车制动机的各项性能都准确可靠 ， 因 而此系统具有较强的推广应用价值。 参 考 文 献 言 t | s 图7 感度试验压力一 时间曲线 F i g 7 Pr e s s ur e t i me c u r v e o f g a n d u t e s t t s 图8 安 定 试验 压 力一 时 间曲线 F i g 8 Pr e s s u r e t i me c ur v e o f a n d i ng t e s t 【 1 】 徐伟， 王斌， 姜元建 低压电力线载波通信技术在用电信息采集系统 中的应用 1J 1 电测与仪表， 2 0 1 0 ， 4 7 ( 7 ) ： 4 4 4 6 X U We i ， WAN G B i n ， J I AN G Yu a n - j i a n P o w e r L i n e C a r r i e r Co mmu n i c a t i o n T e c h n o l o g y a n d i t s Ap p l i c a t i o n s in El e c t r i c En e r gy Da t a A c q u i s i t i o n S y s t e m J Me a s u r e me n t I n s t r u m e n t a t i o n ， 2 0 1 0 ， 4 7 ( 7 ) ： 44 - 4 6 2 孙文全 单片机控制 的货车空气制 动单 车试验器 J 自动化 与仪表， 2 0 0 0 ， 1 5 ( 1 ) ： 1 9 SUN W e n q u a n T h e Te s t e r o f G o o d s t r a i n Ai r Br a k e b a s d o n S i n g l e c h i p C o mp u t e r J A u t o ma t i o n a n d I n s t r u me n t a t i o n ， 2 0 0 0 ， l 5 ( 1 ) ： 1 9 3 孙洪亮， 侯兴哲， 周孔均 低压电力线载波通信测试系统的研制 电 测与仪表， 2 0 0 9 ， 4 6 ( 1 2 ) ： 3 6 3 9 S U N Ho n g - l i a n g ，H O U X i n g - z h e ，Z HO U K o n g - j u n D e v e l o p m e n t o f L o w - v o l a t g e P o w e r L i n e C a r r i e r C o mmu n i c a t i o n T e s t i n g S y s t e m I J 1 Me a s u r e me n t I n s t rum e n t a t i o n ， 2 0 0 9 ， 4 6 ( 1 2 ) ： 3 6 3 9 4 武 自 芳 微机控制系统及其应用( 第4 版) 【 M 北京： 电子工业出版社， 2 0 0 7 5 黄斌， 张剑 基于 O F D M技术的 电力线载 波家居网络 J 电测 与仪 表， 2 0 0 6 ， 4 4 ： 4 5 - 4 8 HUANG B i n， Z HANG J i a n Po we r L i n e Ca r r i e r Ho me Ne t w o r k Ba s e d O i l OF D M T e c h n o l o gy J E l e c t r i c a l Me asu r e me n t &I n s t rume n t a t i o n ， 2 0 0 7 ， 4 4 f 4 1 ： 4 5 4 8 【 6 许晓慧 智能电网导论 M 北京： 中国电力出版社， 2 0 0 9 一 8 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m