内燃机车微机控制系统设计探索

1双人机界面信息显示及事件记录

双人机界面以正台显示屏作为主显示屏，主显示屏承担与副台显示屏通讯及与柴油机控制器通讯的任务，副显示屏和柴油机控制器挂接在通讯总线上，分别作为主显示屏的两个通讯从站。人机界面能够实时显示报警信息，提醒操作者注意，并能自动存储报警事件，可以在显示屏上查询历史事件的发生时间、恢复正常时间等。当机车双机重联时，能实时显示并记录重联机车的报警信息。

2微机控制系统硬件组成及网络

GK0C1000型内燃机车微机控制系统由主控微机PLC1、他车主控微机PLC2(重联)、主显示屏HMI1、副显示屏HMI2、网关GW-7228以及柴油机控制器ECM构成。重联通讯采用通讯距离远、抗干扰的RS485通讯方式，主控微机PLC1和主显示屏HMI1之间采用RS422通讯，主显示屏作为主站与RS485总线上的从站1(副显示屏HMI2)和从站2(网关GW-7228)通讯，网关与柴油机控制器ECM之间采用CAN/J1939连接。微机控制系统硬件组成及网络拓扑如图1所示。

3软件设计

GK0C1000型内燃机车微机控制系统软件包括主控微机程序和显示屏人机界面程序。主控微机程序运行方式采用扫描工作模式、循环工作。程序主要实现机车逻辑控制、柴油机调速、卡特动力包控制、双机重联通讯、故障诊断等，程序流程如图2所示。显示屏采用10.4英寸触摸式液晶显示屏，65536彩色，分辨率为800×600像素，可根据光线情况，手动调节亮度，保证显示清晰、亮度适中，避免眼睛疲劳。显示屏根据不同的数据类型和信息结构分为主界面、重联显示界面、输入查询界面、输出查询界面、事件查询、柴油机信息界面，显示屏下方具有功能键，能方便地转到相关的信息显示界面。界面设计主界面如图3所示。显示屏软件采用人性化设计思路，既要完整显示机车重要信息，同时要保证界面整齐协调、清晰美观。为了在强光和昏暗的环境下避免对司机眼睛造成疲劳，背景色统一采用黑色。根据信息的不同，文字颜色采用有一定柔和度又与背景色协调的颜色;根据优先级和重要性，将文字大小分为3个等级;字体统一采用宋体。报警信息突出显示，屏幕切换按键采用灰调，大小适中、排列整齐、操作方便。主控微机需要对整个机车逻辑控制和动力包控制，需要足够的实时性，并且通讯口有限。显示屏带有功能强大的微控制器，不仅能够实现画面显示与人机交互，还具有多个通讯口，能与多个控制设备连接。因此，主显示屏承担了与副屏通讯及与柴油机控制器通讯的任务。显示屏采用Linux操作系统，显示屏通讯程序在后台由其自带的微控制器自动完成，不影响显示屏的基本人机交互功能。

4结语

GK0C1000型内燃机车微机控制系统设计新颖，首次在以PLC为控制核心的微机系统上实现了双机动态重联通讯，能实时显示重联机车状态信息和报警信息，任意一台机车都能通过手动设定主从关系。实现微机系统双显示屏结构，正副台显示屏同步实时显示。触摸屏设计具有人机交互功能，通过功能键能方便地转到重联信息显示界面，并具有故障记录和查询功能。由显示屏承担一定的通讯任务，减轻了主控微机的负担，提高了主控微机的实时性。微机系统实现了总线通讯并且与卡特柴油机控制器通过CAN/J1939协议通讯，能实时检测柴油机相关信息，提供给触摸屏实时显示。为以后机车微机系统的功能扩展打下了基础。2012年交付用户应用，机车运行稳定、效果良好，微机控制系统功能稳定、界面显示美观清晰。

作者：李茹华 孟远文 孟玉发 叶顶康 单位：资阳机车有限公司