本實(shí)用新型涉及一種增量式電子編碼里程計(jì)，尤其是涉及一種基于PLC技術(shù)的增量式電子編碼里程計(jì)裝置。

背景技術(shù)：

有軌電車信號(hào)系統(tǒng)中列車的車載控制系統(tǒng)(OBS)是及其重要的，有軌電車列車車載功能包括了有軌電車的ATP列車自動(dòng)防護(hù)和DAC列車輔助駕駛，而無(wú)論是ATP功能或者是DAC功能，都是依賴于列車的測(cè)速和定位信息，分別需要用到里程計(jì)測(cè)速和信標(biāo)定位。其中，目前的列車?yán)锍逃?jì)基本都被國(guó)外公司所壟斷，存在技術(shù)不透明、價(jià)格昂貴、使用不夠靈活、設(shè)備損耗高、可擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)。因而在實(shí)際使用中，一種里程計(jì)難以匹配到所有類型的車輛上，且在實(shí)際安裝使用中需要不斷的調(diào)整和修正。

在現(xiàn)實(shí)使用中，由于種種原因，國(guó)內(nèi)外對(duì)編碼里程計(jì)的研究與開(kāi)發(fā)在技術(shù)上還存在以下一些問(wèn)題：

1)可擴(kuò)展性：隨著軌道交通需求的不斷增大，不同路況和線路的復(fù)雜度也越來(lái)越高，因此列車對(duì)編碼里程計(jì)的需求也在不斷提高，傳統(tǒng)的霍爾型編碼里程計(jì)和光電型編碼里程計(jì)難以適應(yīng)多種不同的場(chǎng)景。

2)通用性：目前的軌道交通分為國(guó)家鐵路，城市軌道交通，有軌電車三個(gè)方面，列車的型號(hào)和款式多種多樣，列車對(duì)編碼里程計(jì)的接口需求也不斷增長(zhǎng)，提供通用的電子編碼里程計(jì)十分必要。

3)損耗性：傳統(tǒng)編碼里程計(jì)都有機(jī)械件的轉(zhuǎn)動(dòng)和摩擦，在日積月累的列車運(yùn)行中，機(jī)械件會(huì)發(fā)生磨損和腐蝕的情況，不光會(huì)影響到機(jī)械件的壽命，并且會(huì)進(jìn)一步影響到編碼里程計(jì)的精度和準(zhǔn)度。

4)可追溯性：傳統(tǒng)的編碼里程計(jì)當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，很難檢測(cè)到故障發(fā)生原因和時(shí)間，必須用專用的里程計(jì)測(cè)試單元，檢測(cè)效果也不是十分理想。

5)增量性轉(zhuǎn)換和記錄：傳統(tǒng)的編碼里程計(jì)只能對(duì)速度做出采集，沒(méi)有位移記錄和速度轉(zhuǎn)換功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于PLC技術(shù)的增量式電子編碼里程計(jì)裝置，在汲取了現(xiàn)有國(guó)外編碼里程計(jì)技術(shù)不足的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)通用的PLC型增量型電子編碼里程計(jì)，可以為有軌電車速度和定位信息的采集提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源，并對(duì)有軌電車車載信號(hào)系統(tǒng)提供可靠的技術(shù)支撐和方便的研究平臺(tái)，因此具有十分重要的意義。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于PLC技術(shù)的增量式電子編碼里程計(jì)裝置，該裝置安裝在有軌電車上，所述的里程計(jì)裝置分別與有軌電車的車輪轉(zhuǎn)速傳感器、速度反饋電壓傳感器和車載控制器連接，所述的里程計(jì)裝置包括增量編碼器模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、PLC模塊、增量式脈沖發(fā)生器模塊，所述的PLC模塊分別與增量編碼器模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、增量式脈沖發(fā)生器模塊連接，所述的增量編碼器模塊與車輪轉(zhuǎn)速傳感器連接，所述的AD轉(zhuǎn)換模塊與速度反饋電壓傳感器連接，所述的增量式脈沖發(fā)生器模塊與車載控制器連接。

所述的增量編碼器模塊為三通道增量式編碼器。

所述的AD轉(zhuǎn)換模塊設(shè)有四個(gè)輸入通道和32個(gè)緩存器。

所述的PLC模塊包括CPU模塊。

所述的CPU模塊包括控制器、運(yùn)算器和寄存器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過(guò)采用PLC技術(shù)，該電子編碼里程計(jì)可以完全滿足軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的速度、位置采集的需求，所具備的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)如下：

1)可擴(kuò)展性大大增強(qiáng)：PLC型增量型編碼里程計(jì)，組成的基本單元為PLC模塊，故可以擴(kuò)展增加不同功能的其他模塊，如串口模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、各類IO模塊等，可以方便適應(yīng)未來(lái)列車對(duì)里程計(jì)方面更多的需求；

2)良好的通用性：由于基本單元采用的是工業(yè)控制領(lǐng)域通用的PLC，因此適用范圍廣，在軌道交通方面可以通用應(yīng)用于不同的車型，如有軌單車、地鐵、高鐵、城際鐵路等；

3)低損耗性：電子編碼里程計(jì)基本上沒(méi)有物理轉(zhuǎn)動(dòng)和摩擦，PLC本身的平均壽命也為20年，因此磨損損耗非常低，壽命長(zhǎng)，降低了使用成本；

4)可追溯性：PLC可對(duì)所有處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，因此當(dāng)列車速度采集發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)PLC日志記錄可對(duì)發(fā)生的問(wèn)題做追查；

5)增量性轉(zhuǎn)換和記錄：PLC增量型電子編碼里程計(jì)可對(duì)發(fā)生的脈沖做累加計(jì)算和記錄，可直接轉(zhuǎn)換為位移增量信息對(duì)外發(fā)送，可減少軌道交通中定位信標(biāo)的數(shù)量；

6)安裝維護(hù)便捷：PLC在工控領(lǐng)域安裝方便，PLC型電子里程計(jì)不需要改變列車的傳動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)即可方便安裝使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，一種基于PLC技術(shù)的增量式電子編碼里程計(jì)裝置，該裝置安裝在有軌電車上，所述的里程計(jì)裝置分別與有軌電車的車輪轉(zhuǎn)速傳感器6、速度反饋電壓傳感器7和車載控制器5連接，所述的里程計(jì)裝置包括增量編碼器模塊1、AD轉(zhuǎn)換模塊2、PLC模塊3、增量式脈沖發(fā)生器模塊4，所述的PLC模塊3分別與增量編碼器模塊1、AD轉(zhuǎn)換模塊2、增量式脈沖發(fā)生器模塊4連接，所述的增量編碼器模塊1與車輪轉(zhuǎn)速傳感器6連接，所述的AD轉(zhuǎn)換模塊2與速度反饋電壓傳感器7連接，所述的增量式脈沖發(fā)生器模塊4與車載控制器5連接。

對(duì)各模塊進(jìn)行闡述：

1、增量式編碼器：

增量式編碼器是一種采用光電等方法將軸的機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出的精密傳感器，工作原理如下：隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖碼盤上有均勻刻制的光柵，在碼盤上均勻地分布著若干個(gè)透光區(qū)段和遮光區(qū)段。增量式編碼器沒(méi)有固定的起始零點(diǎn)，輸出的是與轉(zhuǎn)角的增量成正比的脈沖，需要用計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)脈沖數(shù)。每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)透光區(qū)時(shí)，就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)角的增量。

所選用的三通道增量式編碼器內(nèi)部除了有雙通道增量式編碼器的兩對(duì)光電耦合器外，在脈沖碼盤的另外一個(gè)通道有1個(gè)透光段，每轉(zhuǎn)1圈，輸出1個(gè)脈沖，該脈沖稱為Z相零位脈沖，用做系統(tǒng)清零信號(hào)，或坐標(biāo)的原點(diǎn)，以減少測(cè)量的積累誤差。如果編碼器輸出脈沖的周期大于PLC的掃描循環(huán)時(shí)間的兩倍，通過(guò)在B相脈沖的上升沿判斷A相脈沖信號(hào)的0、1狀態(tài)，可以判斷編碼器旋轉(zhuǎn)的方向。

2、AD轉(zhuǎn)換模塊：

FX2N-4AD模擬特殊模塊有四個(gè)輸入通道。輸入通道接收模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這稱為A/D轉(zhuǎn)換。FX2N-4AD最大分辨率是12位?；陔妷夯螂娏鞯妮斎?輸出的選擇通過(guò)用戶配線來(lái)完成，可選用的模擬值范圍是-10V到10VDC(分辨率5mV),并且/或者4到20mA,-20到20mA(分辨率：20μA).FX2N-4AD和FX2N主單元之間通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)，F(xiàn)X2N-4AD共有32個(gè)緩沖存儲(chǔ)器(每個(gè)16位).FX2N-4AD占用FX2N擴(kuò)展總路線的8個(gè)點(diǎn).這8點(diǎn)可以分配成輸入或輸出.FX2N-4AD消耗FX2N主單元成有源擴(kuò)展單元5V電源糟30mA的電流。

3、PLC的CPU模塊：

CPU由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路集成在一個(gè)芯片上。CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線與I/O接口電路相連接。

CPU模塊用于存儲(chǔ)和執(zhí)行PLC梯形圖，按照用戶的梯形圖指令進(jìn)行運(yùn)算和執(zhí)行。當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶程序存儲(chǔ)器中，然后CPU根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能，把用戶程序翻譯成PLC內(nèi)部所認(rèn)可的用戶編譯程序。輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入接口輸進(jìn)，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中或輸入映象寄存器。然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動(dòng)器。

4、脈沖發(fā)生器模塊：

利用PLC的晶體管IO高頻輸出，外加一路電源以產(chǎn)生數(shù)字脈沖波形。在PLC的第一個(gè)掃描周期，M1常閉觸點(diǎn)閉合，所以M1線圈能得電；第二個(gè)掃描周期，因在上一個(gè)掃描周期Ml線圈已得電，所以M1的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，因此使M1線圈失電。因此，Ml線圈得電時(shí)間為一個(gè)掃描周期。M1線圈不斷連續(xù)地得電、失電，其常開(kāi)觸點(diǎn)也隨之不斷連續(xù)地閉合、斷開(kāi)，就產(chǎn)生了脈寬為一個(gè)掃描周期的連續(xù)脈沖信號(hào)輸出，可適用于與有軌電車車載速度信號(hào)的采集。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。