| 现场总线在铁路系统中的应用
摘要：现场总线技术在列车控制网络中得到越来越多的应用。通过CAN和LonWorks两种常用的现场总线的技术特点，以及在列车控制网络中的实际应用情况。我们在实际应用中，一定要考虑列车在控制网络的要求和各种现场总线的特点进行科学合理的选择。
关键词：现场总线；列车控制网络；Can总线；LonWorks总线
现场总线是近年来得到迅速发展的一种工业数据总线，他主要是解决工业现场智能化仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。列车控制网络要实现对列车关键设备运行状况的监视，并根据需要对设备进行远程控制。列车控制网络集列车运行控制、机车车辆控制、状态监控、故障检测与诊断以及旅客信息服务于一体，以车载微机为主要技术手段，通过控制网络事先列车各个系统之间的信息交换，最终达到对车载设备的集散监视、控制、管理的目的，实现列车控制系统的智能化、网络化与信息化。列车监控网络是应用于列车环境下的特殊计算机网络，作为通用的现场总线均可以在列车控制网络中得到最合适的应用。列车运行的状态信息通过现场总线这个载体进行交换与传输，从而实现对整个列车的控制，保障列车有效而安全的高速运行。
1.列车控制网络
列车控制网络通过对列车运行和车载设备的相关信息集中管理，从而将整个列车连为一体。智能化设备通过现场总线传递数字信号，不仅包括反映生产过程参数的测量信息，还包括设备制造商提供的原始信息，如：被测量参数的单位、量程、阻尼、设备型号、版本号，材料等等，除了这些设备通常具有的共性外，对于一些特定设备，还有一些特定的描述。如：温度传感器，可以包括有热元件型号、连接方式、允许测量范围等信息通过智能化设备传的设备本体信息，电厂的设备管理系统可以对智能化设备进行有效的管理。目前多数智能化设备遵循HART通信协议标准，通过专用的遵循HART通信协议标准的现场仪表校验设备，就可以方便的完成设备的定期检查和校验，再通过总线通信，将数据信息传送到上层设备管理系统，从而实现科学管理。
1.1功能列车控制网络实现以下主要控制功能
（1）完成各动力车的集中控制，可以由一个司机操纵操纵全列车的动车；（2）完成全列车的制动控制、门控制、轴温检测和空调等控制；（3）实现列车全车自检及故障诊断决策。
1.2技术特点列车控制网络技术特点主要有三点
（1）列车控制网络是一个开放的系统，系统的体系结构遵循IS07498标准规定，方便不同生产厂家的设备连接；（2）列车控制网络通常采用分层结构。列车总线和车辆总线是两个独立的总线节点互联，在应用层的不同总线之间通信时，由此节点充当开关；（3）列车控制网络以实时方式控制整个列车。其网络传输具有短距离、低速率和实时性等特点。
2.LonWorks总线
现场总线技术，1990年正式颁布。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通信协议，被誉为通用控制网络。它采用面对向对象的设计方法，通过网络通信的设计简化为参数设置。
技术特点LonWorks总线技术特点主要有7点：（1）开放性网络协议开放，对任何用平等；（2）互操作性LonWorks总线通信协议LonTalk符合ISO定义的OSI开放互连模型。任何制造商的产品都可以实现互操作；（3）通信媒介几乎包括了目前所有可通用媒介，包括双绞线、光纤、电力线、无线电波、红外线等，而且在同一网络中可以使用多种媒介；（4）网络结构可以是主从式、对等式等；（5）网络拓扑有星形、总线型、环形和自由型；（6）通信速率可达到1.25Mbps/s，此时有效通信距离为130米。采用双绞线，在78kbps/s速率下，直线通信距离达200米；（7）面向对象的设计方法LonWorks总线通信技术简称为“网络变量”它使网络通信的设计简化为参数设置，增加了通信的可靠性。
3.GAN总线
控制器局域网CAN是由德国为解决现代汽车中众多控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数字通信协议。1993年CAN已经成为国际标准ISO11898、ISO1151，是目前国际上应用最广泛的现场总线之一。
第一，技术特点CAN通信协议主要描述设备之间的信息传递方式，其定义与开放式系统互连模型一致。CAN的通信介质一般为双绞线。CAN协议采用短侦，这将有利于系统的实时性。另一个特点是废除了系统的站地址编码，而用标识符对信息进行游戏安全分级。任何节点可向全国发送数据，其他节点则根据收到的标识来决定是否处理收到的信息。
第二，CAN总线应用结合CAN总线可靠性、实时性强的特点和通信特定的环境，在列车上。CAN总线基本上有两种：一是用于列车通信网络的车辆总线和列车总线。二是用于列车监控系统。随着技术的发展，CAN总线协议在轻轨、铁轨、制动、牵引以及旅客信息等控制子系统的中也被广泛应用。
4.结语
随着用户对控制网络的开放性、性价比等要求的提高和网络远程诊断与维护等新的要求的提出，CAN和LonWorks总线等总线技术都在列车控制网络中找到了最合适的应用场合，发挥各自的特点及优势。再一次说明了在实际应用中，一定要根据列车控制网络的要求和各种现场总线的特点进行合理选择。我国高速铁路动车组的发展和技术引进，以及城市轨道交通运输建设的飞速发展，现场总线在列车控制网络的应用会越来越多。现场总线技术在列车控制网络中将呈现出多种技术并存、相互竞争和融合的局面。
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