基于C#的城轨交通牵引供电动模仿真监控实验系统设计

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基于C#的城轨交通牵引供电动模仿真监控实验系统是以城市轨道交通牵引供电动态模拟仿真平台(简称动模仿真平台)为背景研发的城轨牵引供电综合监控系统。动模仿真平台旨在通过建立小功率轨道交通牵引供电系统实物模型,模拟实际的运行工况及故障状态。监控系统则通过将平台各类孤立的设备通过网络和集成软件有机结合,建成一个数字化、高效率、安全性强的综合监控平台。本文从动模仿真平台项目实际建设情况和功能需求出发,设计并建成了一个安全高效、便捷灵活的综合监控系统,以保障平台正常运行及科研教学。设计上采用分层、分布式的C/S应用架构,软件设计自下而上分为数据接口层、数据处理层和人机接口层三个层次,硬件设计自上而下分为中央监控层和车所监控层两个层次。监控系统的核心控制单元为DSP+CPLD,并与电源板和IPM驱动板共同组成交流控制单元,完成对动模仿真平台底层电气量采集,系统软硬件保护及故障恢复,生成PWM驱动脉冲等。在网络组建和通信上,则使用了H3C公司的AP、AC设备,TP-LINK公司的路由器和交换机设备,USR公司的串口转以太网和串口转无线网设备,组建了一个串口-以太网-Wi-Fi多形式多组合的通信网络。基于C#的动模仿真监控系统共有六个功能模块,本文给出了各模块的软硬件实现方法和功能验证结果。数据通信及显示模块实现基于TCP/IP的Socket通信和底层信息的上位机呈现;牵引计算模块基于列车和线路条件,完成运行仿真和能耗计算;列车运行控制模块实现对列车的实时监控,分为预启动、正常运行及红外定位和运行保护三部分;模式选择分为测试模式和调试模式,分别对系统内继电器状态进行测试,对底层保护值和恢复值进行调试修改;远程烧写模块通过上位机软件对平台底层板卡进行一对一或批量烧录;其他辅助功能包括视频监视、网络设置、示波器IP配置、帮助页面。监控系统为满足实验教学需求对其构架和功能进行拓展,设计并实现了一套学生客户端可接入、多模式运行的监控教学平台。硬件上主控制中心为双服务器运行方式,分别与平台底层和学生端口进行数据交互;软件上开发一机双模式(服务器-客户端)通信形式,拓展系统通信协议。共设计PI参数调节实验、城市轨道交通系统认知实验、前馈环节控制效果实验及控制频率变化实验四个实验的上位机操作界面,并通过调试验证其可行性。图67幅,表6个,参考文献60篇。
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