1 前言
目前我国在铁路机车给水井群控制方面，还没有比较好的控制方案，大多采用的是手动开泵、停泵，工作人员巡回检查各井的运行情况，一方面，由于缺少必要的过压、过流和缺相保护措施，容易烧毁电机；另一方面，由于各井之间距离较远(数公里之遥)，巡检时间较长，各井运行情况难以掌握，工作效率低。近几年，铁路上的技术人员进行了很多尝试，希望改变这一落后的控制方式，改善工人的劳动条件。文中介绍一种采用工控PC、STD和对讲机组成的分布式井群集控方案。
2 硬件设计
2.1 总体设计方案
由于测控点分散，该系统采用分布式控制方式。总控室采用工控PC作为主机，主要用于完成数据处理与显示，数据报表输出，循环向各端机传送数据传送命令，接收端机发送的数据，并通过人机对话功能向端机发送开停电机命令；端机采用STD工控机，主要用于数据采集，电机控制，过压、过流保护等。主机与端机之间的通讯采用无线方式进行。
图中，端机采用黑匣子工作方式(没有显示器和键盘)，CPU板采用STD5081，它采用8088 CPU，时钟频率为5MHz。采用STD5442 A／D采样板对电压、电流、压力进行采样，其精度为4‰。采用STD 5388脉冲量输入板计量水流量和用电量。电机的开停控制以及电机状态检测采用STD 5337干簧继电器输出板，板上装有8个干簧继电器(DS2Y－S)。DS2Y－S是一种双刀双掷电子开关，有两组开关，一组开关用于控制外部回路，另一组用于系统查询。采用STD 5799总线信号匹配板，降低电源尖峰和瞬时扰动的干扰及总线母板上的其它噪声。
2.2 无线通讯线路
系统采用无线通讯方式进行数据传送，无线调制解调器采用STD 5641 Modem(端机，主机采用IPC5641 Modem)远程数据通信板，该板采用FSK调制方式将串行脉冲信号调制成音频信号，通过对讲机进行通信，图2—2给出了其原理框图。板上采用的调制解调芯片为大规模的模拟及数字混合集成电路AM7910。 
图中，“FSK入”接对讲机话筒(MIC)或话筒后的音频放大器的输入点；“FSK出”接对讲机的音频输出点。
3 软件设计
3.1 通讯协议
系统采用主从式工作方式，由主机定时向各端机发送控制命令或数据传送命令，各端机根据命令完成相应动作或向主机传送数据。
(1)控制命令通讯协议
主机向端机传送的控制命令格式如下： 
Num：端机号，占两个字节，范围为00～15。
Com：控制命令，一个字节，定义如下：
开停电机命令：
O——开电机；C——关电机。
数据传送命令：
U——三相电压；I——三相电流；
P——压力；L——流量；
D——用电量；S——当前电机状态。
(2)端机向主机传送执行情况信息结构
端机接收到控制命令，执行开停电机操作，并向主机传送执行情况信息，其格式如下： 
Num和Com定义与前面相同。
Msg：执行情况信息，占一个字节，取值如下：
S——命令成功执行；
Q——电网电压过低无法启动电机；
U——电网电压过高无法启动电机；
O——因其它情况无法启动电机；
W——无法停电机。
(3)端机向主机传送的数据信息结构 
Data为向上传送的数据，当Com为U、I、P、L、D时，传送的分别是相应的数据；当Com为S时，Data表示当前电机与电机的状态，其定义如下：
Data=X１X２
X1=0，电机正常运行；
=1，电机正常停机；
=2，因电压过低而停机；
=3，因电压过高而停机；
=4，因过电流而停机；
=5，因其它未知原因而停机；
X2=00，端机(STD)正常运行；
=10～16，STD5442板0～6通道采样故障；
=20和21，分别表示STD5388相应通道计数故障(流量和用电量)；
=30 STD5337板故障；
在软件设计中，要解决的一个主要问题是在进行维修和调试时，可以利用对讲机进行通话而不影响数据传送，因此在通讯软件中设有数据有效性判别程序，具体实现方式如下：发送方将数据发送两次，接收方在接收到数据后，将两次数据逐位比较，若完全相同则认为数据发送正确，否则要求发送方(端机)再发送一次。
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