-范文最新推荐-1 / 8信号微机监测通信系统 UPPAAL 建模摘要：信号微机监测系统是铁路装备现代化的重要组成部分,它保障了行车安全，加强了信号设备与结合部的管理，监控着铁路信号设备的运用质量。信号微机监测系统为信号设备维修提供科学依据，也是信号设备实现实时维修的重要前提。这也是我选择本课题进行研究的一个原因。论文中主要通过时间自动机的软件 UPPAAL 对微机监测系统进行建模仿真与验证。用到的 UPPAAL 用于检测实时系统的工作是否正常。通过对微机监测系统的建模、仿真、验证显示出采集处理机与监测站机之间的通信是否正常。首先将微机监测系统的各部分模块式建模，再经仿真过程来实现各部分之间的通信。在验证方面，UPPAAL 又会对微机监测系统模型中的一些通信变量进行验证以保证状态与通信关系的正常性与可靠性。8821关键词：微机监测站机； 采集处理机； UPPAAL； 建模UPPAAL Modeling For Signal Microcomputer Monitor Communication SystemAbstract: Signal microcomputer monitor system plays an important role in modern railway system, which protects the safety of running, improving the management in signal equipments and the part of combine, monitoring the quality of the train’s signal equipments in used . In maintenance, signal microcomputer monitor system is not only supplying the scientific reasons , but also the premise for the real-time system. That’s a reason why should I choice it as my study theme. In the paper,microcomputer monitor system is modeling, emulating and verifying based on the software of UPPAAL.UPPAAL is a good tool to check the real-time system’s work. From modeling, emulate,and checking show the normal communication between acquisition processor and monitoring processor. First of all, modeling the microcomputer monitor system’s parts as some models, secondly emulating the elements’ communication. In the side of test and -范文最新推荐-3 / 8verify,the communication variable in model of micro-computer monitor system can be checked by UPPAAL,From this work,the normality in status and the reliability in relationship of communication can be solved well. 1.1 微机监测系统微机监测系统是把现代最新技术、传感器、现场总线、计算机网络通讯、数据库及软件工程为一体，通过监测并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的当前状态与进行事故分析提供科学依据。同时系统具有数据逻辑判断功能，当信号设备工作偏离预定界限或出现异常时，可及时进行报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全，正点运行。微机监测系统的硬件组成如图 1.1 所示：图 1.1 微机监测系统的硬件组成微机监控系统由人机对话、采集与通道、检测对象三部分组成。采集层对模拟量与开关量进行采集并通过输入/输出通道发送至主机进行显示、报警、打印。开关量是指类似开通或关断的，在时间上和数值上断续变化的数值量，如通和断，亮和灭，有和无，高和低等。监测按钮、控制台表示、功能型继电器等开关量实时状态的变化可用数字信号来表示。按钮状态原则上从按钮表示灯电路采集，对于无表示灯电路的按钮，采按钮空接点；控制台所有表示灯从表示灯电路采集；其他继电器状态，根据系统软件实现监测功能的需要，具体选定继电器进行采集。采集周期不大于250ms。模拟量是指自然界大量出现的，在时间上和数值上均作连续变化的物理量。如压力，电流，密度，流量，电压等1。模拟量监测的类型有电源屏监测，轨道电路监测，转辙机监测，电缆绝缘监测，电源对地漏泄电流监测，区间自动闭塞监测，站内电码化监测。故障报警功能分为三级：一级报警是涉及行车安全-范文最新推荐-5 / 8的信息报警；二级报警，影响行车或设备质量正常的信息报警；三级报警是信号设备电气特性超限或其他报警，此外还有根据信号设备电气特性变化趋势，状态及运用趋势等进行逻辑判断及预警2。其中一级报警与二级报警的方式为声光报警，区别在于一级报警在人工确认后停止报警，并传送到站机，车间机及段机。二级报警而在报警后延时适当的时间自动停报，并传送到站机及车间机。对于三级报警来讲，报警方式为红色显示报警，电气特性恢复正常后自动停报。 TJWX-2000 型微机监测系统网络结构分为站机对段机之间通信的基层网和段机对铁路局、铁道部管理机之间通信的上层网。铁路局与铁道部作为上层网络终端，具有终端所有功能。它以数据终端方式在电务段服务器上登录，连至电务段监测网。上层终端可以通过专线或拨号随时联网。站机与段机间的传输通道采用冗余自愈技术，适应多种网络拓扑结构。在进行网络设计时，遵照通信协议，每个站增加网卡、集线器、路由器等网络设备。它利用 Windows NT 的固有联网功能，将所有站的监测系统、电务段的服务器和车间机构成一个大的广域网。所有设备如服务器、站机、车间机，在网上处于一个对等的地位，相互之间通过TCP/IP 协议进行网络传输，所有的路由、校验由操作系统和路由器实现。这样就将 TJWX-2000 型系统分为网络与检测两个部分，监测软件不针对网络设计，网络的升级也不影响监测软件的运行，其扩充性与可靠性都将得到显著的提高。2.2 微机监测系统中的通信协议规范TJWX-2000 型微机监测系统中主要将采集终端采集到的轨道电路信息通过 CAN 总线及 RS232 串口发送到采集处理机中，采集处理机再根据规定的协议格式将数据以 RS422 串口或 TCP 的方式传送至监测站机。由于各信号设备生产厂家生产的设备型号不同，CAN 总线上传输的数据格式也不一样。为此铁道部使用了一个较完备的方案，该方案明确规定了采集处理机与监测站机之间的通信协议格式，要求采集处理机无论与采集终端采用哪种通信协议，都必须按照规-范文最新推荐-7 / 8定的协议将数据传送至站机，实现向站机的数据发送及对站机的命令进行及时响应。2.2.1 CAN 总线与采集终端CAN 总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它是由德国BOSCH 公司 80 年代为解决汽车中的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可以达 1Mbps。CAN 属于现场总线的范畴，它是一种支持分布式控制或实时控制的串行通信网络4。 由于涉及的数据信息较多，协议中采用了每帧数据封装一种数据类型的方法，即发送一种数据需要 20字节。例如，发送检测器的数据包括发送电压、发送电流、载频、低频及开关量五种类型的数据，则每发送一次该发送检测器的数据，需要 20（字节/帧）×5 帧=100 个字节长度的帧。对于接收到的每一帧 CAN 帧数据， Data 域固定长度为 8 字节，每发送一种类型时，向 Data 域中的Data2 中写入数据类型值，采集处理机根据 Data2 中的数据值判断当前帧中的数据类型。采集处理机在 Data5-Data6 中写入数据值，Data5为低字节，Data6 为高字节。由于有的信息需要带有一位小数，在发送时将该数据乘以 10 后按整型数据发送，在采集处理机接收数据后将除以 10 后得到正确的小数。由于 CAN 帧格式中，为 CAN 预留的只有 5 个二进制位，因此本系统的一个 CAN 总线端口最多可容纳 32 个采集终端。每次采集终端发送数据时，均将自己的 CAN 地址写入 CAN 帧格式中的 address 中，便于采集处理机区分数据的来源。 信号微机监测通信系统 UPPAAL 建模(4):