机车故障智能诊断系统中通信实现

摘 要：近年来我国铁路机车的维修体制逐步从计划维修向状态维修过渡，机车的故障诊断系统不断发展。在基于专家系统的机车故障诊断系统中，机车检测智能仪表要向专家系统发送检测数据，专家系统向检测智能仪表设置各种参数，为了使信息和数据在专家系统与检测智能仪表之间有效地传递，本文讨论了机车故障智能诊断系统与检测智能仪表的通信实现。关键词：机车 故障诊断 通信[b][align=center]Communication Module in Locomotive Fault Intelligent Diagnose SystemWang Li Zang Haihe [/align][/b]Abstract: In recent years the locomotive service system has transfers gradually from the planned servicing to status servicing, the locomotive fault diagnosis system developed rapidly. In the locomotive fault diagnosis based on expert system, the locomotive intelligent instrument transmits data to the expert system, the expert system sets parameter to the intelligence instrument, in order to ensure the information and the data effectively transmits at the expert system and between the examination intelligence measuring appliance, this text discussed communication between the locomotive fault intelligence diagnosis system and the intelligence instrument.Keywords: locomotive fault diagnosis communication1 引言　　铁路是我国的主要运输方式，机车是主要的牵引动力，其质量的优劣直接关系着铁路运输组织情况的好坏，因此，几十年来提高机车质量和运用效率，同时降低维修成本，一直是机务工作的重要组成部分。　　突破传统的计划维修体制向状态修过渡是机车检修工作的发展方向。计划维修在机车检修工作中发挥了重要作用，根据维修计划，定期停机检修并更换一些零部件，可预防某些事故发生，但是随着管理水平的提高，计划维修越来越暴露出其弱点，例如，维修带有盲目性、检修过程中易造成人为故障、维修费用高等现象。机车的状态维修是根据机车在线检测和诊断所预报的机车故障状态来判断机车故障的程度、发展趋势，确定机车维修的时间和内容。　　机车故障自动诊断系统正是为适应机车维修体制的变革，为机车的状态维修而专门研制开发的。它是以机车的各种故障检测仪表为基础，运用现代故障诊断技术，发现和确定机车故障的部位和性质，预报故障趋势并提出相应的决策。2 机车故障自动诊断系统　　机车故障自动诊断系统是根据待测系统的实际输出与典型故障值的比较来判断系统部件是否存在故障，若存在故障，则从检测到的故障信息中分离出故障征兆，据此识别故障原因，将故障源定位并采取相应的处理措施。　　铁路机车设备的故障直接关系到机车乃至铁路系统的安全经济运行。故障诊断是一项复杂的、经验性很强的技术工作，机车设备故障的原因很多，要求快速、有效、准确地识别故障并采取有效措施及时排除故障。利用专家系统进行故障诊断并给出处理措施，辅助维修人员进行事故处理，提高机车的安全经济运行水平，是专家系统在铁路机车故障诊断系统中的一个具体应用。3 系统的通信实现　　受单片机系统自身的限制，复杂功能的实现，要靠系统机完成，所以在完成工业现场的多点测、控任务时，系统一般采用主从式结构，即以主控PC机为中心，与分散在各处的下位单片机系统组成，各下位机彼此间独立存在，任务各异，但均受主机的控制、调度和管理。机车故障检测与诊断系统也采用了这种方式。　　由于机车是一个运动的设备，再加上我国机车检测水平有限，新的检测设备要想在机车上使用，必须经过严格的审查批示，所以对机车的检测与一般设备的检测不同。最近一个时期不可能实现在线检测，目前只能采用离线检测的方法。　　鉴于目前机车检测的具体情况，在电线路智能检测仪系统和机车故障诊断系统在开发设计中，对数据的通信应考虑到机车电线路智能检测仪必修具备数据通信能力，能实现与机车故障诊断系统的通信。　　3.1 通信协议　　制定该协议是为了使信息和数据在机车故障诊断系统（主机）与各种智能仪表（单片机）之间有效地传递。它包括：允许主机向所有单片机传送和访问所有设置参数和允许主机访问单片机的所有测量数据。　　机车故障自动诊断系统与各种智能仪表之间的通信规则如下：　　（1）通信应遵循主从方式。　　（2）主机将初始化和控制在通信回路上传递的信息。　　（3）无论何时通信不会由单片机开始。　　（4）所有通信动作都以帧方式发生，一个帧就是一个简单的字符串，最多可含160个字节，组成这个帧的这些字节构成标准异步串行通信，并按8位数据位，1位停止位，无校验位的方式传递。　　（5）所有帧只有两种类型即从主机到单片机和从单片机到主机，两种帧的类型由同步字节来区分。　　（6）若主机或任何单片机接收到含有未知命令的帧，则该帧无效。　　机车故障自动诊断系统与各种智能仪表之间的通信协议如下：　　（1）单片机接收主机发送的读数据命令帧　　　　SYN：同步字节，14H ，1字节。　　FADDR：系统功能模块地址，系统的不同模块对应不同检测仪器，1字节。　　YADDR：智能仪器地址，1字节。　　CODE：密码，2字节。　　DFA：数据首地址，2字节。　　DLA：数据末地址，2字节。　　CRC：CRC校验码，从同步字节到数据末地址的所有字节的CRC校验， 1字节。　　（2）单片机发送数据帧　　　　SYN：同步字节，27H， 1字节。　　DLEN：长度，从数据区开始地址到结束地址的数据字节数， 1字节。　　DATA1：第一个数据，1字节。　　DATA2：第二个数据，1字节。　　………　　DATAn：最后一个数据，1字节。　　CRC：CRC校验码，从同步字节到最后一个数据的所有字节的CRC校验， 1字节。　　（3）单片机接收主机传送的数据帧　　　　SYN：同步字节，14H ，1字节。　　FLAG：门限值参数/汉字库选择标志，1字节。　　FADDR：系统功能模块地址，1字节。　　YADDR：智能仪器地址，1字节。　　CODE：密码，2字节。　　DLEN：数据长度，1字节。　　DATA1：第一个数据，1字节。　　DATA2：第二个数据，1字节。　　………　　DATAn：最后一个数据，1字节。　　CRC：CRC校验码，1字节。　　（4）单片机发送响应帧　　　　SYN：同步字节，27H，1字节。　　DLEN：长度，数据区开始地址到结束地址的数据字节数， 1字节。　　YADDR：智能仪器地址，1字节。　　FADDR：系统功能模块地址，1字节。　　ACK/NAK：响应/不响应，若所有数据接受正确，则该字节为FFH，否则为00H，1字节。　　CRC：CRC校验码，从同步字节到ACK/NAK所有字节的CRC校验，1字节。　　3.2 串行通信的实现　　为实现机车智能检测仪与系统机的通信，特意在检测仪中设置了通信键，在机车故障诊断系统中设置了通信功能，在此仅介绍单片机中的通信功能。　　通信键的程序流程如图1所示。初始化时，检测仪的通信接口处于接收状态，只有检测仪接收到属于自己的信息后，才置为发送状态，发送完毕后又置为接收状态。根据通信协议，所有的通信动作都以帧的格式发生，只有主机向单片机传送和单片机向主机传送两种情况，并以同步字节来区分，所以该流程图首先要判断同步字节，然后判断是接受数据还是发送数据，若是接收数据，进入接收中断服务程序接收数据，接收完毕后，进行CRC校验，若不正确，则发NAK信号，等待重新接收;若正确，则发ACK响应信号，并判断数据是门限值参数还是汉字库数据，然后完成相应的数据初始化。[align=center]图1 通信键流程图[/align]4 结束语　　机车设备故障的原因很多，要求快速、有效、准确地识别故障并采取有效措施及时排除故障，为此要求机车各种检测仪表能够及时把检测数据传送到机车故障智能诊断系统中。按照本文设计的通信协议，机车故障智能诊断系统完成了与机车各种检测仪器之间的数据通信，实践表明，该通信系统保证了数据传输的可靠性和实时性，为铁路机车检测、诊断、维修的全面自动化提供了有力的支持。　　本文作者创新点：针对机车故障智能诊断系统与检测仪器以及与铁路数据网络之间的通讯要求，设计了诊断系统与机车各种检测仪器之间的通信协议，满足了不同系统之间的通信。参考文献：　　[1]杨世忠 邢丽娟.PC机与单片机的并行通信协议.自动化仪表[J].2006.02　　[2]丁青艳，张秀媛. 铁路信号故障诊断专家系统基本结构设计[J]. 铁路计算机应用,2005（5）:29-30.　　[3]洪家平.WINDOWS环境下PC机与单片机的通信.微计算机信息[J].2005 03　　[4]田宏萍，张家栋. 机车电器电路故障诊断系统的研究. 内燃机车[J]，2000，（10）：10-12.