一、地鐵屏蔽門控制系統——CAN總線的應用
目前地鐵采用了自動化的技術來實現全方位的控制,地鐵綜合控制系統包括ATC(列車自動控制)、SCADA(電力監控系統)、BAS(環境監控系統)、FAS(火災報警系統)、PSD(屏蔽門/安全門系統)等,這些系統在全線形成網絡,由控制中心統一分級控制。
其中,地鐵屏蔽門系統PSD是基于CAN總線實現的,如圖1所示該系統包括以下子單元:
圖1 地鐵屏蔽門控制系統示意圖
●PSC(中央接口盤):屏蔽/安全門控制系統的核心部分,每個車站的都會配備一套PSC,由兩套相同、相互獨立的子系統組成;
●PSA(遠方報警盤):用于監控屏蔽門狀態、診斷屏蔽門故障及運行狀態等;
● PSL(就地控制盤):設置在每側站臺的列車始發端站臺上,如圖2所示,用于系統級控制失效時,供工作人員向各DCU發出開關門指令,實現站臺級控制;
●DCU(門控單元):滑動門電機的控制裝置,每個屏蔽門都配置一個門控單元。安全門每對滑動門有兩個DCU(主、從)。
圖2 地鐵PSL示意圖
從上述介紹中,我們可以發現,地鐵屏蔽門系統是由PSC通過CAN總線來直接控制DCU門單元,同時,由PSA來監控DCU的開關狀態,并通過CAN總線來反饋給PSC。由于CAN-bus總線的錯誤處理機制,可以保證網絡中任何一個節點發生故障時,不會影響到整個網絡的運行,也便于定位錯誤節點。同時,也因為CAN-bus總線的報文是以廣播的方式發送到總線上,可以保證屏蔽門的安全關閉或打開,提高安全穩定性。
如果PSC與DCU之間出現CAN通信錯誤,將直接導致地鐵屏蔽門發生故障,嚴重會導致地鐵列車系統無法正常運行,甚至威脅乘客生命安全。那么,當故障發生時該如何入手解決?或者如何避免屏蔽門故障發生呢?下文做簡單介紹。
二、PSC與DCU通訊故障——總線分支過長/過多
從圖1地鐵控制拓撲圖可以知道,地鐵屏蔽門一旦發生故障,我們可以考慮是否是由于PSC和DCU之間布線不規范造成的。 如圖3所示,是用CANScope分析儀抓取的總線支線過長產生的波形。PSC與DCU之間的總線分支過長會出現導致上升沿和下降沿產生“臺階”現象,容易出現位寬度失調,從而造成PSC和DCU之間的通訊錯誤。
這種情況可以參考以下解決方案:
圖3 總線支線過長波形
lPSC與DCU之間使用如圖4所示的標準“手牽手”的接口布線規范,收發器應靠近接口擺放;
圖4 “手牽手”布線規范
如圖5所示,根據不同的波特率,指定不同分支距離規范;
圖5 波特率與支線距離關系
按照分支越長,匹配電阻越小,匹配電阻在120-680歐之間,總并聯電阻在30-60歐之間的原則;
l可以使用CANBridge+進行設備分支組網。
三、PSC與DCU通訊故障——總線電容過大
在設計PSC與DCU通訊電路時,應考慮到電容的影響,無論是線間電容還是節點內部電容,都會影響整個網絡的通訊,造成屏蔽門故障。如圖6所示是CANScope分析儀采集到電容過大時的波形,電容越大邊沿越緩,容易導致位采樣錯誤。
可以參考以下解決方案:
圖6 電容過大產生的波形
減小終端電阻,加快電容放電,如圖7所示;
圖7 終端電阻與電壓幅值關系
更換成低電容導線;
使用CANBridge+進行波形整頓。
查看波特率的設定問題,從SJW入手。
五、PSC與DCU通訊故障——總線干擾過大