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环网冗余模块硬件设计文档

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环网冗余模块硬件设计文档

一、总体结构

PHY 传输控制器VT6108S

MAC 层交换控制器VT6528

FALSH SST39VF160

CPU AT91R 40008ARM 7TDMI

数据接收

数据发送

数据总线

地址总线

CS0RD WR 数据接收

数据发送

以太网控制器模块

隔离变压器

RJ45

10/100Base-TX 电接口电源

1*9(100Base-FX)

CS1IRQ1A1~A0

数据总线

WR RD

光接口

RJ45

10/100Base-TX 冗余电源

微处理器模块

接口模块电源模块

二、器件选型及电路说明 1.CPU 芯片

①芯片选型

选用Atmel 公司的工业级芯片AT91R40008作为核心控制器，该芯片以ARM7TDMI 内核为基础，属于Atmel 公司AT91 16/32位处理器家族，正常工作范围满足工业级温度范围-40℃—85℃。

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A 0/NL

B 1G ND 2A 13A 24A 35A 46A 57A 68A 7

9V DD IO 10A 811A 912A 1013A 1114A 1215A 1316A 1417G ND 18G ND 19A 1520A 1621A 1722A 1823A 19

24P28/A20/CS 725P 29/A 21/C S 6

26V D D C O R E 27V D D I O

28P 30/A 22/C S 529P 31/A 23/C S 4

30D 031D 132D 233D 334D 435G

N D 36D 5

37D 638D 739D 840D 941D 1042D 11

43V D D I O 44D 1245D 1346D 1447D 15

48P 0/T C L K 049P 1/T I O A 050

P2/T IO B 0

G ND 52G ND 53P3/T CL K1

54P4/T IO A 155P5/T IO B 156P6/T CL K257P7/T IO A 258P8/T IO B 259P9/IR Q060V DD C OR E 61V DD IO 62P10/IR Q 163P11/IR Q 264G ND 65P12/FIQ

66P13/SC K067P14/TX D068P15/RX D 069P16

70P1771P1872P1973P20/SC K1

74P21/TX D1/N TR I

75P 22/R X D 1

N W R 1/N U B 77G N D

78N R S T 79N W D O V F

80V D D I O 81M C K I 82P 2383P 24/B M S 84P 25/M C K O 85G N D

86G N D 87T M S 88

T D I 89

T D O 90T C K

91N R D /N O E

92N W R 0/N W E 93V D D C O R E 94V D D I O

95N W A I T 96N C S 097N C S 198P 26/N C S 2

99P 27/N C S 3

100U 2

A T91R40008

D VC C

1.8v

D VC C D VC C

D VC C

D GN D

D GN D X C S 3X C S 2n

E C S 1X C S 0X N U B

X T C K X T D O X T D I X T M S n R E S E T

D VC C

1.8V

1.8V X R D X W R R 7

10K

D VC C

R 8

10K

D GN D

C L K 50M

D A T A 15

D A T A 14D A T A 13D A T A 12

D A T A 11

D A T A 10

D A T A 9D A T A 8D A T A 7D A T A 6D A T A 5D A T A 4

D A T A 3D A T A 2D A T A 1D A T A 0A DD R 21A DD R 20

A DD R 19A DD R 18A DD R 17A DD R 16A DD R 15A DD R 14

A DD R 13A DD R 12A DD R 11A DD R 10A DD R 9A DD R 8A DD R 7A DD R 6A DD R 5A DD R 4A DD R 3A DD R 2A DD R 1A DD R 0INT RQ W D TC S n W A I T

A DD R 23

A DD R 22R x D Tx D

W D TS DI W D TS CK R 10

100K

D VC C

/NIC RS T R 1110K

C 220.1u F

C 230.1u F

C 200.1u F

C 250.1u F

C 270.1u F

C 240.1u F

C 210.1u F

1.8V

D VC C W D TS DO IO0

IO1IO2

IO7

IO8C 260.1u F

N ET_IN T1

N ET_IN T0

C 190.1u F

D GN D X W R X R D

D AT A[15:0]

IO3

②电路说明

本设计中通过拉低BMS （Boot Mode Select ），选择初始化引导程序存储器模式，即芯片在初始上电或者复位后会执行XCS0引脚选择的外部16位存储器中的代码。

2.FLASH 芯片

①芯片选型

美国SST 公司的非易失性存储芯片SST39VF160，它是一个1M ×16的CMOS 多功能Flash 器件，操作电压为2.7-3.6V ，保证复位完成后ARM 从Flash 的首地址开始运行指令。

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X CS 0

X W R X RD D VC C N C 12A 1648A 025A 124A 223A 322A 421A 520A 619A 718A 88A 97A 106A 115A 124A 133A 142A 151A 1717A 1816D Q029D Q131D Q233D Q335D Q438D Q540D Q642D Q744D Q830D Q932D Q1034D Q1136D Q1239D Q1341D Q1443D Q1545A 199A 20

N C 13N C 14W E 11C E

O E 28N C 47

N C 15G ND 27V DD 37

G ND

U 10

SS T39VF 160

D GN D

C 28

0.1u F D AT A0D AT A1D AT A2D AT A3D AT A4D AT A5D AT A6D AT A7D AT A8D AT A9D AT A10D AT A11D AT A12D AT A13D AT A14D AT A15

A DD R 1A DD R 2A DD R 3A DD R 4A DD R 5A DD R 6A DD R 7A DD R 8A DD R 9A DD R 10A DD R 11A DD R 12A DD R 13A DD R 14A DD R 15A DD R 16A DD R 17A DD R 18A DD R 19A DD R 20A DD R 21

②电路说明

存储器通过数据总线与地址总线与核心控制器AT91R40008相连，AT91R40008通过读写控制线控制存储器执行相应动作，这里存在着一个ARM 地址线称位的问题需要注意：由于SST39VF160为16位，ADDR 每加1，就指向下两个字节。若SST39VF160与A T91R40008的地址线一一对应连接，对于AT91R40008而言，只能访问存储器的偶地址空间，因为A0始终无效。所以，ARM 外接16BIT 外部存储器时，采用A[21..1]接存储器的A[20..0]，忽略掉A0，错位相连。

3.MAC 层交换芯片

①芯片选型

台湾VIA 公司的VT6528芯片，Layer2+ 层的单芯片以太网交换控制器，它具有8.8Gbps 的核心交换带宽和6.6Mbps 的数据包吞吐量，能够在24个10/100BaseX 以太网端口和2个10/100/1000BaseX 以太网端口间提供无阻塞的数据包过滤和交换。VT6528内部资源丰富，包括有4Mb 包缓存、8K+256容量的MAC 地址表、4K 容量的VLAN 表和1K 容量的多播地址表。

②电路说明

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C 610.1u F

C 620.1u F

C 630.1u F

C 640.1u F

C 650.1u F

C 670.1u F

C 680.1u F

1.8v

D GN D D VC C

FB -1206

L1FB -1206

R 280R

O SC VD D

C 660.1u F

C 690.1u F

R 290R

D GN D

PL LV DD

C 310.1u F

C 340.1u F

C 370.1u F

C 400.1u F

C 430.1u F

C 460.1u F

C 490.1u F

C 520.1u F

C 570.1u F

D GN D

1.8v

D VC C

R 27330R

D 6L

E D

B S-AL ER T

C LK 25M

D VC C

N C 1

G ND 2V DD 4

O UT 3Y 2

25M

C 6

0.1u F D GN D

V T6512钟振电路

D GN D

1.8v D VC C 1.8v

D GN D

R 17

D VC C

R 16

22R

R 1522R

R 324.7k R 501.5k D VC C D VC C

C LK 25M O SC V

D D PL LV DD TS T-CL K125MD C1

SC A N-EN C F G 1

n R S T M A C

D A T A 7

D A T A 6

D A T A 5D A T A 4D A T A 3D A T A 2

D A T A 1D A T A 0n R

E Q 0

A D D R 2

A D D R 1n W A I T

n A C K 0n R E Q 1X W

R M A C -S D C L K

X R D

n E C S 1n A C K 1

EE C-MA C

EE IO -MAC

Y 0-TX CL K

Y 0-TX SY NC Y 0-RX C LK Y 0-RX SY N C

Y 0-TX D4Y 0-RX D 4Y 0-TX D5Y 0-RX D 5Y 0-TX D6Y 0-RX D 6Y 0-TX D7Y 0-RX D 7C PU -R ES ET nP HY -RE SET

MD IO

B S-AL ER T

D A T A 8D A T A 9

D A T A 10

D A T A 11D A T A 12D A T A 13

D A T A 14D A T A 15

C PU CL K25

R 250R

D GN D

R 240R

D GN D J4

R 204.7K

D GN D

PO R T 0~7 I/F Mode: (OF F)=SS -S MII MO D E (ON ) =SMII MO DE

R 4822R

MD C-Y 0

R 23

4.7K D GN D

R 224.7K

R 14100K D GN D

R 13100K

D GN D

R 214.7K

D VC C

INT RQ

R 184.7K

R 194.7K

D VC C

R 12100K

D GN D

V D D 11Y 2-T X C L K

2V C C 13Y 2-T X D 04Y 2-T X S Y N C 5Y 2-R X C L K 6Y

2-R X S Y N C 7Y 2-R X D 08Y 2-T X D 19Y 2-R X D 110

Y 2-T X D 211Y 2-R X D 212Y 2-T X D 313Y 2-R X D 3

14V C C 215Y 2-T X D 416Y 2-R X D 4

17Y 2-T X D 5

18Y 2-R X D 519Y 2-T X D 620Y 2-R X D 621Y 2-T X D 722Y 2-R X D 7

23V C C 324G 0-T X D 725G 0-T X

D 626V D D 227G 0-T X D 5

28G 0-T X D 429G 0-T X D 3

30V C C 431G 0-T X D 2

32G 0-T X

D 133G 0-T X D 034G 0-T X

E N 35G 0-T X C L K

36V C C 537G 0-T X E R 38M 0-T X C L K

39G 0-C R S

40G 0-C O L 41G 0-R X E R 42G 0-R X C L K

43G 0-R X D V

44G 0-R X D 045G 0-R X D 146G 0-R X D 247G 0-R X D 348G 0-R X D 449G 0-R X D 550G 0-R X D 651G 0-R X D 7

V DD 3

MD C054MD IO 55MII-C LK 25

56G ND O SC 57X I

58X O 59V DD O SC

60G ND PL L 61V DD PL L 62TS T-CL K125

63MD C1

64V CC 665G 1-TX D7

66G 1-TX D667G 1-TX D568V DD 469G 1-TX D4

70V DD R AM171G 1-TX D372V CC 773G 1-TX D2

74G 1-TX D175G 1-TX D076G 1-TX EN 77G 1-TX CL K 78V CC 879G 1-TX ER

80M1-TX C LK 81G 1-CR S 82V DD R AM2

83G 1-CO L 84G 1-RX ER 85G 1-RX C LK 86G 1-RX D V 87G 1-RX D 088G 1-RX D 189G 1-RX D 290G 1-RX D 391G 1-RX D 492G 1-RX D 593G 1-RX D 694G 1-RX D 795MD C296LE DO 97LE DC 98B S-AL ER T

99SC A N-EN 100SC A N-MO DE

101V CC 9

102C FG 0103G ND 104V D D 5

105

C F G 1

106n R E S E T

107V D D R A M 3108H D 15109H D 14

110V C

C 10111H

D 13112H D 12113H D 11114H D 10115V C C 11116H D 9117H D 8

118V D D R A

M 4119H D 7

120V C C 12121H D 6122H D 5123H D 4124H D 3125V C C 12126H D 2

127H D 1128H D 0129V C C 14

130n R E Q 0131V D D R A M 5132H A 1133H A 0134V C C 15

135n W A I T 136n A C K 0137V C C 16138n R E Q 1139n I O W 140N C 0

141V C C 17142N C 1

143H C L K

144V D D R A M 6145n I O R

146n H C S

147V C C 18

148n A C K 1149n R E Q 2150n A C K 2151V C C 19152I N T R Q

153V D D R A M 7154C P U -C L K 25

155S V S S

156V DD 6157EE C 158EE IO

159Y 0-TX CL K 160V CC 20161Y 0-TX D0162Y 0-TX SY NC 163Y 0-RX C LK 164Y 0-RX SY N C 165Y 0-RX D 0166Y 0-TX D1167Y 0-RX D 1168Y 0-TX D2169Y 0-RX D 2170Y 0-TX D3171Y 0-RX D 3172V CC 21173Y 0-TX D4174Y 0-RX D 4175V DD R AM8176Y 0-TX D5177Y 0-RX D 5178Y 0-TX D6179Y 0-RX D 6180Y 0-TX D7181Y 0-RX D 7182C PU -R ES ET 183nP HY -RE SET 184Y 1-TX CL K 185V CC 22186Y 1-TX D0187Y 1-TX SY NC 188Y 1-RX C LK 189V DD R AM9190Y 1-RX SY N C 191V DD 7192Y 1-RX D 0193Y 1-TX D1194Y 1-RX D 1195Y 1-TX D2196Y 1-RX D 2197Y 1-TX D3198Y 1-RX D 3199V CC 23200Y 1-TX D4201Y 1-RX D 4202Y 1-TX D5203Y 1-RX D 5204Y 1-TX D6205Y 1-RX D 6206Y 1-TX D7207Y 1-RX D 7

208

V T6528

U 3V T6528

R 91100K

D GN D

R 92100K

D GN D

1）VT6528有三种不同的初始化方式，EEPROM 初始化、CPU 初始化、

Strapping 复位，可以通过硬件配置｛MDC1,MDC0｝来进行不同的选择，在本设计选择的初始化方式为CPU 初始化。

2）SMII 接口与SS-SMII 接口的时钟频率均为125MHz ，由于VT6528的外

部时钟输入频率为25MHz ，必须通过上拉相关管脚，利用内部锁相环电路倍频至125MHz ，才能使SMII 接口等正常工作。

3）VT6528提供的有24个100M 端口，2个1000M 端口，在本设计中只用

到了其中的4、5、6、7等4个100M 端口，对其他未用到的端口进行了相关的屏蔽处理，防止对使用端口的影响，同时不会对后续扩展端口设计造成障碍。

4.PHY 层传输控制芯片

①芯片选型

台湾VIA 威盛公司的VT6108S 芯片。VT6108S 是支持8口10BASE-T 或100BASE-T/FX 的物理层传送接收器，支持SMII 及SS-SMII 接口，传输速度可达10/100Mbps ，每口皆支持PECL ，适用产品面极广。另外，VT6108S 适用UTP/STP/Fiber 传输线，内建CMOS 处理器，耗电量极低。

②电路说明

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DVCC

2.5v_PHY

DGND

2.5v_PHYA

R314.7K DGND

P 7-L E D 1A P 6-L E D 1A

R336.04k 1%

DGND

R36R34

RDA-7RDA+7

C1060.001uF R35R37

C107

R41R38R39R40

R76

R77

R42

R45

R43

R46

R44

R47

C111

C110

C109

C108

C105

C104

RDA-4

RDA+4TDA-4TDA+4TDA+5

TDA-5RDA+5RDA-5RDA-6

RDA+6TDA-6TDA+6DTDA+7

DTDA-7Y0-RXD7Y0-TXD7Y0-RXD6Y0-TXD6

Y0-RXD5Y0-TXD5

Y0-RXD4Y0-TXD4

R26

DVCC

Y0-RXSYNC Y0-TXSYNC

R4922R

Y0-RXCL K

M I O D C -Y 0Y 0-T X C L K

n R S T P H Y S E L _F X [1]

F X _D U P L E X

RX1+

1RX1-2GNDA33TX1+4TX1-5VDDA1

6VDDA27TX2-8TX2+9GNDA410RX2-11RX2+12GNDA513RX3+14RX3-15GNDA616TX3+17TX3-18VDDA3

19VDDA420TX4-21TX4+22GNDA723RX4-24RX4+25GNDA826RX5+27RX5-28GNDA9

29TX5+30TX5-31VDDA5

32VDDA633TX6-34TX6+35GNDA10

36RX6-37RX6+38G N D A 1139

R X 7+

40R X 7-41G N D A 1242T X 7+

T X 7-44V D D A 7

G N D A 13

46G N D A 1447R E X T 48V D D A 8

49M O D E 050O V D D 051O G N D 052P 4_L E D 1

53P 4_L E D 054P 5_L E D

155P 5_L E D

056V D D 057G N D 058P 6_L E D 1

59P 6_L E D 060

P 7_L E D 161P 7_L E D 062O V D 163

O G N D 164LEDDA TA 65LEDCLK 66P7_RXD067P7_TXD068TST0

69P6_RXD070P6_TXD071OVDD272OGND273MODE174TST1

75P5_RXD076P5_TXD077VDD178GND179P4_RXD080P4_TXD081TST282P3_RXD083P3_TXD084VDD285GND286TST3

87P2_RXD088P2_TXD089OVDD390OGND391TST4

92P1_RXD093P1_TXD094TST595MODE296P0_RXD097RX_S NYC 98RX_CLK 99TX_S NYC 100P0_TXD0

101TST6

102

M D I O

103M D C 104O V D D 4105R E F C L K

106O G N D 4107R E S E T 108P 0_L E D 1109P 0_L E D 0110P 1_L E D 1111P 1_L E D 0

112V D D 3113G N D 3114P 2_L E D 1115P 2_L E D 0

116P 3_L E D 1

117P 3_L E D 0

118O V D D 5

119O G N D 5120G N D A 0121V D D A 0

122T X 0-123T X 0+124G N D A 1

125R X 0-126R X 0+127G N D A 2

128

VT6108

U11

VT6108S

P 6-L E D 0A P 7-L E D 0A

S E L _F X [0]

R71

10K

DGND

DVCC

Y 0-R X D [7:4]

Y 0-T X D [7:4]

P 4-L E D 0A P 4-L E D 1A

P 5-L E D 1A P 5-L E D 0A DRDA-7DRDA+7

TDA-7

TDA+7DRDA+6DRDA-6

DTDA-6DTDA+6

1）在本设计中，在VT6108S 的109引脚和110引脚（SEL_FX[1:0]）后分别接有一个拔动开关，方便其引脚拉高或拉低，在使用光纤接口时，按照对应值拨动开关即可。在PCB 板上预留下标准光纤收发模块封装，使用时可根据需要选择焊接光纤模块或RJ45。SEL_FX[1:0]管脚具体设置可参见下表。 SEL_FX [1:0

] 介质类型

端口0 端口1 端口2 端口3 端口4 端口5 端口6 端口7

2’b11 UTP UTP UTP UTP UTP UTP UTP UTP 2’b10 UTP UTP UTP UTP UTP UTP UTP FX 2’b01 UTP UTP UTP UTP UTP UTP FX FX 2’b00

UTP ：10Base-T/100Base-TX ；FX ：100Base-FX

2）在这里有一个问题，需要特别注意，电接口与光接口的信号线同时从VT6108S 引出，如果不对其进行有效的隔离，不必要的走线可能会当作发射天线干扰信号，接口数据收发会受到影响，因此在光口通信的时候必须断开电口部分的所有电路和，当电口通信的时候也必须断开光口部分的所有电路。为解决这一问题，可在VT6108S 的信号线（RX 和TX ）分别接两个0欧姆电阻分别到电口和光口，当采用哪种接口进行通信时就焊接上相对应的0欧姆电阻即可。

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R520R R570R R610R R93

GRDA-7RDA-7

DRDA-7RDA+7

DRDA+7GRDA+7

R630R R670R R700R R98

GRDA-6RDA-6

DRDA-6RDA+6DRDA+6GRDA+6

R940R R950R R960R R97

GTDA-7TDA-7

DTDA-7TDA+7DTDA+7GTDA+7

R990R R1000R R1010R R102

GTDA-6TDA-6

DTDA-6TDA+6

DTDA+6GTDA+6

5.电接口

①芯片选型

电接口部分由隔离变压器和RJ45两部分电路组成。

PH406466是一款隔离变压器，当采用100M 的速率进行传输时，RJ-45中仅使用1、2、3、6四根信号线：两根用来接收，两根用来发送，一对信号线中的一根承载0至+2.5V 的信号电压，而另一根负载的电压是0至-2.5V ，因此就可以产生一个5V 的信号差，而PHY 层芯片使用2.5V 电源，所以隔离器发送端的变压比是1：1，接收端的变压比是1：2。RDA ±为接收线，TDA ±为发送线，经隔离后分别与RJ-45接口的RXA ±，TXA ±端相连。

②电路说明

TD 1+

1TD 1-2

C T13

R D1+4R D1-5R D2-6R D2+7

C T28T

D 2-9TD 2+10TD 3+11TD 3-12

C T313R D3+14R D3-15R D4-16R D4+17

C T418T

D 4-19TD 4+

TX 4+

21TX 4-22C MT423

R X4+24R X4-25R X3-26R X3+27C MT328

TX 3-29TX 3+30TX 2+

31TX 2-32C MT233

R X2+34R X2-35R X1-36R X1+37C MT138

TX 1-39TX 1+40PH 406466

PH 406466

2.5v _PH Y A

C 90

0.1u F

C 91

0.1u F

C 92

0.1u F

C 93

0.1u F

D GN D

R DA -7R DA +7TD A -7TD A +7TD A +6TD A -6R DA +6R DA -6R DA -5R DA +5TD A -5TD A +5TD A +4TD A -4R DA +4R DA -4R XA -7R XA +7

TX A -7TX A +7TX A +6TX A -6R XA +6R XA -6R XA -5R XA +5

TX A -5TX A +4TX A -4R XA +4R XA -4

TX A +5R 87

75R C 121

0.001u F /2k v

R 8675R

C 122

0.001u F /2k v

R 88

75R C 1230.001u F /2k v

R 8975R C 124

0.001u F /2k v

- 7 -

DVCC

F B -1206

RXA+7RXA-7TXA+7

TXA-7

P7-LK-A

P7-S P -A RXA+6RXA-6TXA+6

TXA-6

P6-LK-A

P6-S P -A

RX+10RX-11TX+12

NG 13NG 14

TX-15NG 16NG 17LEDR-18LEDR+19LEDY-20LEDY+

21JP4B MIXCONNETOR

RX+10RX-11TX+12NG 13NG 14TX-15NG 16NG 17LEDR-18LEDR+19LEDY-20LEDY+

JP3B

MIXCONNETOR

DGND

这里有一个需要注意的硬件配置地方：LED7[0]与PHY_ADDR3是复用的，所以LED7[0]连接RJ45的LED 灯(P7-SP-A)时需要注意其正负极方向，是与其他几个端口的LED 灯，如P6-SP-A 的连接方法。

6.光接口

①芯片选型

本设计中推荐使用美国安华高公司的AFBR-5803ATZ 系列光纤模块。该系列光纤模块采用专门设计，为快速以太网的实施、产品的系统设计以及FDDI 和ATM 的设计提供125MBd 的光纤通道，其速率为100Mb/S ，支持多模应用，最远可支持2km 的距离，其工作电压为3.3V/5V ，单电源供电，并采用符合业内标准的1×9封装形式，及SC/ST 双工连接器，这些收发模块使用1300nm 的VCSEL 激光器，实现了从–10℃到+85℃的更广泛的操作温度范围。

②电路说明

DGND

R6050R

DGND

R5950R

R69

16R

C170.1uF

L71uH

C11610uF

DGND

DVCC

C180.1uF

1uH

C11710uF

DVCC

DGND

R58130R

R6882R

R56130R

R6582R

GTDA-6

GTDA+6

Vcc R1

Vcc T1

GRDA+6

GRDA-6Vee 1

RD 2RD 3S D 4Vcc 5Vcc 6TD 7TD 8Vee

JP4A

MIXCONNETOR

C95

0.1uF

DVCC

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在本设计中，AFBR-5803ATZ 采用的是3.3V 电源供电，即为LVPECL 接口，而VT6108S 实际采用的也是LVPECL 接口，两者之间的连接采用直流耦合方式。 7.电源芯片

①芯片选型

出于整体功耗以及供电来源（IED 设备）的考虑，环网模块的输入电压为5V ，然后通过DC/DC 转换得到各种芯片工作所需的各级直流电源。表3.4为对各级电源功率需求的统计。表3.4 各级电源功率统计

芯片名称芯片数工作电压最大工作电流

功率总和 AT91R40008 1 3.3V 、1.8V 41.5mW SST39VF160 1 3.3V 30mA

99mW

VT6528 1 3.3V 、1.8V 130mA 、460mA 1257mW VT6108S 1 2.5V 600mA 1500mW PH406466

2.5V 8mA 20mW AFBR-5803AT Z

3.3V

133mA

877.8mW

交换机总功率

3795.3mW

注解： AT91R40008最大消耗功率P=0.83mW/MHz*50MHz=41.5mW 。此数据来自AT91R40008芯片数据

手册，状态为AT91R40008片内外围时钟全开，芯片使用片内SRAM 工作在ARM 状态。

针对各级电源的功率要求，分别选用了LM1085-3.3V 、RT9172-25CM 、AS1117-1.8V 进行降压转换。LM1085-3.3V 和RT9172-25CM 可提供的最大输出电流为3A ，可提供的最大功率分别为9.9W 和7.5W ，AS1117-1.8V 可提供的800mA 的输出电流，最大输出功率为1.44W ，各级的电源芯片最大输出功率均大大的超出需求的功率要求，而且这些器件在外围电路的设计上也较为简单。为了增强设备的电源抗干扰能力，设计时在每级电源的前后都加上滤波电路来减少外部干扰和前级电源的影响。图3.19为各级电源部分电路图。

DVCC

C70

0.1uF +C112

22uF /50v

+C113

100uF/16V I N

G N D

OUT

U12

RT9172-25CM

2.5v_PHYA

+C118

1000uF /6.3V

DGND

G N D

I N

AME1085CM-3.3

+C10122uF /50v

DGND

+C102

100uF/50v

DGND

R301K

D8POW ER

DGND

C120.1uF

DGND

3.3v

DVCC

G N D

OUT 2

I N 3

AMS 1117-1.8V DGND

J2 1.8V

C9610uF 1.8v

C70.1uF VCC C710.1uF

DGND

2.5v

23Power

VCC

DGND Ea rth VCC

②电路说明

三、调试过程

在设备焊接完成后先对电路的电源和地进行短路测试，如果正常才能进行后续其他基本电路测试，测试环节如下：

错误！未找到引用源。电源测试：电源为电路中最为基本的部分，电源的好坏一定程度上反映了整个电路板的稳定性好坏，稳定的电源会使电路板的可靠性大为提高。在进行测试的时候用示波器对电源的波形进行测试，首先看电源的幅值是否达到规定的要求，然后对电源纹波进行测试，对纹波较大的电源要对其进行纯净化处理，具体的操作为用示波器测试出纹波的大概频率范围，然后对其滤波电容进行修改。在进行调试的时候应尽可能的使电源纹波降为最小。由于模块的输入电压由IED提供，所以主要对模块的主要工作电压3.3V进行测试。

（电压的峰值5V电压可以控制在60mV之内，对3.3V的电压可以控制在40mV以内）缺少一个图

错误！未找到引用源。JTAG接口测试：基于JTAG接口的调试功能实际上综合了调试期间的代码下载、断点设置、处理器状态检查和处理器内部寄存器检查、内存检查、单步调试以及源代码和汇编代码互换等功能，这些调试辅助功能大大方便了调试过程。为帮助开发人员准确找出程序中的错误提供了依据。

图3.29 ARM7内核检测示意图

在开发中，采用JTAG的连接方式进行系统开发，宿主机和目标机之间通过JTAG连接，同时需要在宿主机上运行JTAG调试代理软件。环网冗余模块和主机未连接时，JTAG调试代理软件显示如图3.29左边所示的效果；当两者通过JTAG接口连接成功时，显示效果如图3.29右边，表示检测到了环网冗余模块的ARM内核。

错误！未找到引用源。存储器测试：对于新的或者擦除了数据的Flash，Flash

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里面数据都是0×FF ，用示波器可以看到数据线都是高电平，地址线上面有规则的方波信号，如果能将写入Flash 的数据正确读出，则表明Flash 和相应的接口都能正常工作。如图3.30所示，为Flash 的代码烧写界面。软件能识别Flash ，且能对Flash 正常操作（擦除和编程），表示Flash 能正常工作。

图3.30 Flash 代码烧写界面

错误！未找到引用源。数据串口测试：通过软件设置相关的数据串口参数和相关寄存器，以ADS2.1为开发环境进行在线调试，硬件方面通过串口线把数据串口与电脑的串口相连，观察PC 上超级终端的数据，能正常的接收和发送数据，串口硬件正常。图3.31

为串口调试界面。

图3.31为串口调试界面

⑤ 电（光）接口转发测试：环网冗余模块有电口和光口两种接口，通过将环网冗余模块连接两台PC 进行PING 测试，如果可以PING 通，并且环网冗余

模块相应的网络通信指示灯亮且闪烁，则表示以太网控制芯片成功的转发了网络数据。这里要注意，在测试光口通信时，是采用的两个环网冗余模块通过光口相连，PC机是分别接在两个模块的电口上来进行测试的。图3.32为PC机PING 测试情况，能够连续PING通无掉包现象，说明环网冗余模块硬件转发功能正常，电口（光口）工作正常。

四、改版目标

1.在主要发热芯片上加装散热片，高度以不超过RJ45为限。

2.考虑更换或去掉隔离变压器芯片。

3.考虑将普通带LED的RJ45改成带隔离变压器的RJ45，如

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计算机可靠性和冗余设计设计

高可靠性双机冗余系统的设计要保证所选器件和设备可以构成高可靠性系统,一般要采用下述一些技术: (1)采用冗余备份技术,使系统在出现故障时,仍可以保持正常工作。 (2)优化系统的故障检测(BITE)技术,用最短的时间将故障定位。 (3)研究快速恢复技术,从而将问题尽快解决。 (4)增加纠错和容错措施,减少故障的出现。其中,冗余备份技术在网络维护、数据库数据存储及各种重要数据采集和通讯中都得到了广泛的应用,为提高系统工作的可靠性起到了十分重要的作用。 1、常用冗余备份技术冗余备份,其实就是备份的一种形式,主要是为了不使系统在工作中由于某中原因将重要的信息在通信中产生中断,避免造成重大的损失,利用有效的手段切换到备份的部件中。也就是重复配置系统的一些部件,当系统发生故障时,冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作,大大减少故障存在的时间,从而保证系统的正常工作。常用的冗余备份技术有: (1)单机冗余技术: 此技术以提高计算机自身可靠性为手段,对组成计算机的易损部件进行冗余设计。 (2)双工备份技术:

此技术用2个完全相同的子部件,一个处于联机工作状态,另一个处于等待状态。一旦联机工作的部件出现故障,备份部件便代替其工作。但联机工作出现故障及备份部件的工作需要相应的监测软件进行判断和工作部件切换。 (3)双机热备份技术: 该技术也即是目前通常所说的active/standby工作方式。Active与standby设备具有相同的硬件配置并装有相同的操作系统和工作软件,且二者在正常工作时输入和输出的数据及其软件协议均相同。当active设备出现故障的时候,通过软件检测将standby设备激活,保证系统在短时间内完全恢复正常使用。此技术结构如图1所示。 (4)网络冗余: 随着计算机网络技术的飞速发展,网络通信已在大大小小不同的系统中承担越来越重要的作用,网络冗余技术也便应运而生。这种技术一般是通过在网络交换机建立冗余环,从而提供计算机数据的备份通道。图2所示的网络冗余接线图,便是其中的一种。图中所示的3台网络交换机在遵循其相同的软件协议下组成冗余环,在segment1、segment2和segment3中任何一个出现接触不良或完全断开的情况下,

接触网课程设计报告

课程名称：接触场平面设计设计题目：站场平面设计院系：电气工程系专业：铁道电气化年级： 2011级姓名：浩学号： 20116687 指导教师：王老师西南交通大学峨眉校区 2015年 1月8 日

课程设计任务书专业铁道电气化姓名浩学号 20116687 开题日期： 2014年月日完成日期： 2015 年月日题目接触场平面设计一、设计的目的通过该设计，使学生初步掌握接触场平面设计的设计步骤和方法，熟悉有关平面设计图纸的使用；基本掌握站场平面设计需要考虑的元素；锻炼学生综合运用所学知识的能力，为今后进行工程设计奠定良好的基础。二、设计的容及要求 1．负载计算。2．最大跨距计算。3．半补偿链形悬挂安装曲线计算。4．半补偿链形悬挂锚段长度及力增量曲线决定。5．平面设计：（1）基本要求；（2）支柱布置；（3）拉出值及之字值标注；（4）锚段关节；（5）咽喉区放大图；（6）接触网分段。6．站场平面表格填写：侧面限界、支柱类型、地质情况、基础类型、安装参考图号。三、指导教师评语四、成绩指导教师 (签章)

年月日接触网课程设计任务书一、原始资料 1．悬挂形式：正线全补偿简单链形悬挂，站线半补偿简单链形悬挂。 2．气象条件：学号尾数1的为第一典型气象区，学号尾数2的为第二典型气象区，学号尾数3的为第三典型气象区，学号尾数4的为第四典型气象区，学号尾数5的为第五典型气象区，学号尾数6的为第六典型气象区，学号尾数7的为第七典型气象区，学号尾数8的为第八典型气象区，学号尾数0、9的为第九典型气象区。 3．悬挂数据：学号尾数0、1的结构高度为1.1米，学号尾数2的结构高度为1.2米，学号尾数3的结构高度为1.3米，学号尾数4的结构高度为1.4米，学号尾数5的结构高度为1.5米，学号尾数6、7的结构高度为1.6米，学号尾数8、9的结构高度为1.7米。站线：承力索JT70，Tcmax=1500kg；接触线CT85,Tjm=1000kg。正线：承力索JT70，Tcm=1500kg；接触线CT110,Tjm=1000kg。 e=4m 4．土壤特性: （1）女生：安息角（承载力）Φ=30o，挖方地段。（2）男生：安息角（承载力）Φ=30o，填方地段。二、设计容 1．负载计算 2．最大跨距计算 3．半补偿链形悬挂安装曲线计算 4．半补偿链形悬挂锚段长度及力增量曲线决定 5．平面设计（1）基本要求（2）支柱布置（3）拉出值及之字值标注（4）锚段关节（5）咽喉区放大图（6）接触网分段 6．站场平面表格填写支柱编号、侧面限界、支柱类型、地质情况、基础类型、安装参考图号三、验算部分 1．各种类型支柱校验 2．缓和曲线跨距校验四、使用图纸按学号最后两位相加之和的末位数使用站场0---站场9的图纸五、课程设计于任务书下达后六周交老师，延期交以不及格论处，特殊情况申请延期除外。

搬运单元模块设计

河北科技大学学生个性化教育实训报告题目：搬运单元模块设计学生姓名：指导教师：日期：2016年1月15日

目录 1 第一章模块化生产系统的简介 (1) 1.1 第1节系统的特点和作用 (1) 1.2 第2节系统的组成 (2) 1.3 第3节MPS的发展 (6) 2 第二章物流过程 (7) 3 第三章MPS单元的结构与控制 (8) 3.1 第1节搬运单元简介 (8) 3.2 第2节搬运单元的机械结构 (9) 3.3 第3节搬运单元的气动控制 (10) 3.4 第4节制定I/O表 (11) 4 第四章材料的选型 (23) 4.1 第1节气缸的选择 (23) 4.2 第2节传感器的选择 (25) 4.3 第3节电磁阀的选用 (26) 5第5章参考文献 (27)

第一章模块化生产系统的简介第1节系统的特点和作用模块化生产培训系统：Modular Production Training System,简称MPS。模块化生产培训系统是应用于机电一体化、自动化等相关专业的专业技术职业培训和继续教育的模块化教学培训系统模块化生产培训系统可以从基础部分的简单功能及加工顺序，逐步扩展到复杂的集成控制系统。模块化生产培训系统是为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。该装置由多套各自独立而又紧密相连的工作站组成。各个功能站分别为：上料站、检测站、上料检测站、搬运站、加工检测站安装站、操作手站、传送单元、搬运分拣站和分类存储站。该实验装置的一大显著特点是：它具有综合性、模块化以及易扩充等特点。它针对学员不同的技术基础进行培训，具有良好的适用性。具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制将各个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。在基本本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两站三站……直至八站连在一起学习复杂系统的控制编程装配和调试技术。由于该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）传感器等多种技术，给学员提供了一个典型的综合科技环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识综合训练和相互提升。因此该套装置非常适合对在校学生和初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。系统的实体图如图1-1所示图1-1

硬件单元模块设计

硬件单元模块设计正负24V电源为电流变送器供电，正3..3V为MSP430单片机供电，5V为其他器件供电。该电源主要通过整流、滤波和稳压三部分构成，部分功能如下：桥式整流电路：图3.1.1(a)整流电路电容滤波电路的特点：（1）电流的有效值和平均值的关系与波形有关，在平均值相同的情况下，波形越尖，有效值越大。在纯电阻负载时，变压器副边的有效值I2=1.11I L，而有电容滤波时I2=（1.5～2）I L。（2）负载平均电压V L升高，纹波（交流成分）减小，且R L C越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。为了得到平滑的负载电压，一般取R L*C≥（3～5）T/2（式中T为电源交流电压的周期）。（3）负载直流电压随负载电流增加而减小。V L随I L的变化关系称为输出特性或外特性。电容滤波电路简单，负载直流电压V L较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。一、方案比较、设计与论证 1.1正弦信号发生器的设计方案论证与选择

1.2二线式电流变送器的设计方案论证与选择：方案一：采用专门集成电流变送器芯片XTR115如图（1）,它属于二线制电流变送器，内部的2.5V基准电压可作为传感器的激励源,它能将输入电压转换成4～20mA的电流信号,其输出电压精度为±0.05％,电压温度系数仅为20×10－6／℃，可给外部电路（例如前置放大器）单独供电，从而简化了外部电源的设计.精度高，非线性误差小。转换精度可达±0.05％，非线性误差仅为±0.003％。图（1）方案2 采用lm358搭建电流的发送和接收部分的电路，lm358静态偏置电流小，且为单电源供电，即使在没有负电源情况下，输入端仍能够接受0V输入并能正常工作。相比方案一成本比上减少10倍以上.，更适合实际应用。同时题目明确要求不能采用专用变送器或电流转换器芯片，所以我们选择方案二。电流放送

路由冗余设计

路由冗余设计当设计一个网络架构的时候，在达到基本的互联互通的基础上，一项最基本要侧重考虑的问题是该网络要如何处理故障。这一部分的操作是尝试在经济许可的范围内建立越多越好的冗余链路和设备，同时要保持其网络的性能和可管理性。在终端的角度来看，第一个他们本地网络要连接外部网络的通讯部件是默认网关，如果默认网关失效了，那么接下来的所有通往外部的访问都是空谈。而第一跳冗余协议（first hop redundancy protocol）能够有效的处理这个问题。在Cisco 的设备上，也有几个不同的选择，包括热备用路由器协议（HSRP），虚拟路由器冗余协议（VRRP）和网关负载均衡协议（GLBP）。本文给出了这些选项的概述，以及它们之间的区别。 Hot Standby Router Protocol (HSRP) HSRP是Cisco专有的协议，能使网络工程师将多个冗余路由器配置在同一子网中，每个都可以作为一个子网网关设备使用。如果不使用HSRP，每个子网的设备需要单独配置使用特定的网关，这样就不能有效地提供冗余，但限制了因为路由器失效所受到影响的的客户数。使用HSRP时，一组路由器（网关）将配置在一起，一个HSRP的虚拟IP地址和MAC地址将被创建，以供子网设备使用。HSRP配置中的不同路由器将通信并选择一个主的单一活动网关，来处理所有通信流量。此时，一个单一的备用网关也被选出。备用网关会向主网关发送多播进行通信，检测主网关是否失效。主网关一旦失效，其中的一个备用网关就会夺取住网关的职责并在很小的延迟后转发所有数据流量。与此同时，一个新的备用网关也会被选出。 Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) VRRP是一个开放的标准，可用于存在多个供应商设备的环境中。VRRP的运作类似于HSRP，但在不同方面稍有不同。和HSRP相似的，多个路由器（网关）被配置进同一个组里面，其中一个被网络工程师手工指定为主网关。主网关连接终端所在接口的物理IP地址被指派为默认网关的地址。VRRP组中的备用网关会不断和主网关进行通信，而且当主网关失效后马上替代主网关以转发流量。当主网关恢复正常后，又会自动夺回主网关的身份。在一个单独的子网中也是允许存在多个VRRP组的，可以用来做负载均衡。不过，这种方法需要在客户端的电脑中手动更改默认网关地址的配置。显然这样可行性非常低的，如果要实现相应的功能，最好还是看看以下要介绍的GLBP。 Gateway Load Balancing Protocol (GLBP)

接触网常用计算公式

接触网常用计算公式 1. 平均温度t p 和链形悬挂无弛度温度t o 的计算 ① 2t t tp min max += ② 5-2t t t min max o +=弹 ③ 10-2 t t t min max o +=简式中 t p —平均温度℃（即吊弦、定位处于无偏移状态的温度）； t o 弹、t o 简—分别表示弹性链形悬挂和简单链形悬挂的无弛度温度℃； t max —设计最高温度℃； t min —设计最低度℃； 2. 当量跨距计算公式 ∑∑=== n i I n i I L L LD 1 13 式中L D —锚段当量跨距（m ）； ).........(3 3 23 113 n n i I L L L L +++=∑=—锚段中各跨距立方之和； ).........(211 n n i I L L L L +++=∑=—锚段中各跨距之和； 3. 定位肩架高度B 的计算公式 2)101 +( h d h I e H B + +≈ 式中 B —肩架高度（mm ）； H —定位点处接触线高度（mm ）； e —支持器有效高度（mm ）； I —定位器有效长度（包括绝缘子）（mm ）； d —定位点处轨距（mm ）；

h —定位点外轨超高（mm ）； 4. 接触线拉出值a 地的计算公式 h d H a a - =地式中 a 地—拉出值标准时，导线垂直投影与线路中心线的距离（mm ）。a 地为正时导线的垂直投影应在线路的超高侧，a 地为负时导线的垂直投影应在线路的低轨侧。 H —定位点接触线的高度（mm ）； a —导线设计拉出值（mm ）； h —外轨超高（mm ）； d —轨距（mm ）； 5. 接触线定位拉出值变化量max a ?的计算公式 2 max 2 max E I I a z z -- =? 式中 Δa max —定位点拉出值的最大变化量（mm ）； Z L —定位装置（受温度影响）偏转的有效长度（mm ）； max E —极限温度时定位器的最大偏移值（mm ）；由上式可知 E=0时 Δa=0 6. 定位器无偏移时拉出值a 15的确定：（取平均温度t p =15℃） max 2115a a a ?± = 式中 a —导线设计拉出值（mm ）； Δa max —定位点拉出值的最大变化量（mm ）； 15 a —定位器无偏移时（即平均温度时）的拉出值（mm ）。a 15与a 的变化关系，主要取决于定位器在极限温度时Δa max 的变化量的大小，当Δa max 变化量较大时，则a 15相对a 值的变化较大，当Δa max 变化量较小时，则a 15相对a 值变化量较小。但Δa max 的变化量又取决于定位器在极限温度时E max 值的大小，当定位器在极限温度时偏移值较大时，则Δa max 变化也较大，则a 15≠a ，反之偏移值较小时，则Δa max 变化也较小，则a 15≈a 。所以确定平均温度时定位点拉出值a 15的目的是为了满足在极限温度时，拉出值不超过允许误差。除直线反定位以外，当温度高于或低于平均温度时，拉出值都将是增大。因此，调整a 15时应满足下列关系为好：

机械手搬运单元控制课程设计说明书

信息与电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第一学期）课程名称：可编程控制器应用题目：机械手搬运单元控制专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计周数：两周设计成绩： 2011 年12月23日

目录一.前言 (2) 二.实验目的 (2) 三.系统设计 (2) 1.控制要求 (2) 2.硬件选择 (3) 3.输入输出点的地址分配 (4) 4.程序设计 (4) 4.1程序流程图 (4) 4.2内存变量分配表 (4) 4.3控制程序 (5) 5.与下位机的通讯连接 (7) 5.1监控组态界面 (7) 5.2监控组态程序清单 (7) 四.总结 (12) 五.参考文献 (13)

机电一体化技术是近十几年来国际上发展最快的高新技术，已渗透到国民经济的各个领域。采用机电一体化技术就是发挥以微机为核心的微电子技术优势：对于一般机械而言，可使机械结构简化且控制更为灵活、细致；对于采用气动元件作为执行机构的机械设备而言，较之采用继电器接触控制更为可靠、方便，增加了柔性。微型计算机及以微机为核心的专用控制机的推广应用，采用电子控制的便捷、灵活和可靠等优势与采用气压传动的简单、便捷和安全的优点相互结合，使得电子气动技术应运而生。电子气动控制技术是机电一体化技术的一个重要组成部分，由于它在工业机器人中的成功应用，使得这项技术的推广具有了良好而广阔的前景。基于PLC控制气动移置机械手系统正是由此出发点而研制开发的，可以满足《工业机器人》、《气动技术》、《可编程序控制器技术》等课程的教学、实验，应用其具有可编程、二次设计、调试等功能特点，可提高学生的工程素质、创新能力、综合实践及应用能力，满足培养综合性和创新型、高层次、复合型工程技术人员的要求。二.实验目的利用S7-200系列PLC的各种基本指令进行编写程序，并能熟练掌握PLC编程软件的编程方法和程序调试方法；学会并使用下位机编写程序实现机械手的自动和手动控制，并能利用上位机进行通讯连接实现实时监控。三.系统设计 1.控制要求当工件被送到机械手下方后，机械手将向下运动，然后锁紧夹爪；当工件被夹住后，机械手上升，到达上端后，手臂向右旋转180°。当到达右侧后夹爪向下并释放工件，然后上升，最后机械手臂向左摆动、复位，并发出信号，将控制权交给下一单元。技术要求： 1. 机械夹爪上下运动 2. 机械夹爪锁紧后将有信号产生 3.机械手臂左右摆动（180°） 4. 只有当机械手臂下降到低端时才能作开合动作 5.完成动作后，发出信号给下一单元 2.硬件选择

硬件原理图设计规范

上海XXXX电子电器有限公司原理图设计及评审规范拟制: 审查: 核准:

一.原理图格式: 原理图设计格式基本要求 : 清晰,准确,规范,易读.具体要求如下: 1.1 各功能块布局要合理,整份原理图需布局均衡.避免有些地方很挤,而有些地方又很松,同 PCB 设计同等道理 . 1.2 尽量将各功能部分模块化(如步进电机驱动、直流电机驱动，PG 电机驱动，开关电源等), 以便于同类机型资源共享 , 各功能模块界线需清晰 . 1.3 接插口(如电源输入，输出负载接口，采样接口等)尽量分布在图纸的四周围 , 示意出实际接口外形及每一接脚的功能 . 1.4 可调元件(如电位器 ), 切换开关等对应的功能需标识清楚。1.5 每一部件(如 TUNER,IC 等)电源的去耦电阻 / 电容需置于对应脚的就近处 . 1.6 滤波器件(如高 / 低频滤波电容 , 电感)需置于作用部位的就近处 . 1.7 重要的控制或信号线需标明流向及用文字标明功能 . 1.8 CPU 为整机的控制中心,接口线最多 . 故 CPU 周边需留多一些空间进行布线及相关标注 , 而不致于显得过分拥挤 . 1.9 CPU 的设置二极管需于旁边做一表格进行对应设置的说明 . 1.10 重要器件(如接插座 ,IC, TUNER 等)外框用粗体线(统一 0.5mm). 1.11 用于标识的文字类型需统一 , 文字高度可分为几种(重要器件

如接插座、IC、TUNER 等可用大些的字 , 其它可统一用小些的 ). 1.12 元件标号照公司要求按功能块进行标识 . 1.13 元件参数 / 数值务求准确标识 . 特别留意功率电阻一定需标明功率值 , 高耐压的滤波电容需标明耐压值 . 1.14 每张原理图都需有公司的标准图框 , 并标明对应图纸的功能 , 文件名 , 制图人名/ 确认人名 , 日期 , 版本号 . 1.15 设计初始阶段工程师完成原理图设计并自我审查合格后 , 需提交给项目主管进行再审核 , 直到合格后才能开始进行 PCB 设计 . 二.原理图的设计规划: 2.原理图设计前的方案确认的基本原则： 2.1 需符合产品执行的标准与法规包括国标,行规,企业标准,与客户的合同,技术协议等. 2.2 详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要求。一般包括:精度/功能/功率/成本/强度/机构设计合理等考虑因素. 2.3产品的稳定性和可靠性设计原则:

接触网设计规范

铁路电力牵引供电设计规范（接触网部分）中华人民共和国铁道部 1998－09－07 发布 1999－01－01实施 5 接触网 5.1、接触悬挂 5.1.1 接触网的悬挂类型，区间及车站均应优先采用全补偿链形悬挂，其余悬挂类型由技术经济及运营等条件综合比较确定。接触悬挂允许的行车速度不应小于线路的最高行车速度。 5.1.2 繁忙干线或腐蚀严重地区的电气化铁路，应优先采用铜或铜合金接触线，其余线路可采用其他材质的接触线。同一机车交路的接触线材质宜相同。 5.1.3 承力索的材质应采用防腐性能好的钢绞线或其他材质的绞线；腐蚀严重地区和长隧道宜采用铜质绞线。载流承力索与接触线的材质宜相同。 5.1.4 接触线距轨面的最高高度不应大于6500mm。最低高度应符合下列规定： 1．站场和区间接触线距轨面的高度宜取一致，其最低高度不应小于5700mm；编组站、区段站等配有调车组的线、站，正常情况可不小于6200mm，确有困难时不应小于5700mm。 2．隧道内（包括按规定降低高度的隧道口外及跨线建筑物范围内）正常情况不应小于5700mm；困难情况不应小于5650mm；特殊情况不应小于5330mm。接触线最低高度值在高程1000m以上的区段，应按本规范第5.5.2条规定随空气绝缘间隙值的加大而相应增加。 5.1.5 接触线高度变化时，其坡度不宜大于3‰；确有困难时，不宜大于5‰。接触网设计的强度安全系数应符合下列规定： 1．铜或铜合金接触线的强度安全系数，当磨耗面积小于或等于15%时，不应小于2.5；当磨耗面积大于15%且小于25%时，不应小于2.2。 2．各种绞线的强度安全系数不应小于： 1）软横跨横承力索中的钢绞线4.0； 2）承力索、定位索及附加导线中的钢绞线5.0；硬铜绞线2.0；铝绞线、钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线2.5。 3．绝缘子的强度安全系数不应小于： 1）瓷及钢化玻璃悬式绝缘子（受机电联合荷载时抗拉）2.0； 2）瓷棒式绝缘子（抗弯）2.5 3）针式绝缘子（抗弯）2.5； 4）其他材质绝缘元件，无阳光照射处（抗拉或抗弯）2.5；有阳光照射处，应视材质抗老化性能酌情增加；。5.0耐张的零件强度安全系数不应小于．4． 5.1.7 各类悬挂的接触线弛度（弹性吊弦引起的支柱处高度变化不计在内）均不宜大于250mm；对行车速度不大于45km/h的低速区段，可为350mm。运行中，接触线（被受电弓顶起）的抬升量按100mm、受电弓的左右摆动量按200mm计算。 5.1.8 隧道内接触悬挂应根据隧道净空高度，隧道内气象条件和各项空气绝缘间隙确定。隧道内悬挂类型宜与区间一致，其零部件应加强防腐蚀措施。 5.2 气象条件 5.2.1 接触网设计的气象条件，应根据最近记录年限不少于20年的沿线气象资料计算，并结合既有电气化铁路或高压架空送电线路的运行经验确定。

单元二MPS模块化生产线及传感器的应用

单元二MPS模块化生产线及传感器的应用 2.1 MPS 教学系统简介一、MPS 概念模块化生产培训系统（MPS，Modular Production training System）是目前流行的机电一体化教学设备。MPS 体现了机电一体化的技术实际应用。 MPS 设备是一套开放式的设备，用户可以根据自己的需要选择设备组成单元的数量、类型，最多可由9 个单元组成，当然最少时一个单元亦可自成一个独立的控制系统。而由多个单元组成的生产系统可以体现自动生产线的控制特点。二、MPS 的基本组成多个单元组成的MPS 系统可以较为真实地模拟出一个自动生产加工流水线的工作过程。其中，每个工作单元都可以自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。图2–1 MPS-1型模块化生产线外形图各个单元的执行机构主要是气动执行机构和电机驱动机构，这些执行机构的运动位置都可以通过安装在其上面的传感器的信号来判断。在MPS 设备上应用多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体的通过状态、物体的颜色、物体的材质、物体的高度等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工作实现高度自动化的前提之一。在控制方面，MPS 设备采用PLC 进行控制，用户可根据需要选择不同厂家的PLC（英集斯公司主要使用三菱公司的FX2N 系列PLC、西门子公司的S7-200 系列PLC 和S7-300 系列PLC）。MPS 设备的硬件结构是相对固定的，但学员可以根据自己对设备的理解、对生产

加工工艺的理解，编写一定的生产工艺过程，然后再通过编写PLC 控制程序实现该工艺过程，从而实现对MPS 设备的控制。三、MPS 的基本功能 MPS 设备给学员提供了一个半开放式的学习环境，虽然各个组成单元的结构已经固定，但是，设备的各个执行机构按照什么样的动作顺序执行、各个单元之间如何配合、最终使MPS 模拟一个什么样的生产加工控制过程、MPS 作为一条自动生产流水线具有怎么样的操作运行模式等，学员都可根据自己的理解，运用所学理论知识，设计出PLC 控制程序，使MPS设备实现一个最符合实际的自动控制过程。 MPS 系统中每个单元都具有最基本的功能，学员可这些基本功能的基础上进行流程编排设计和发挥。四、上料检测单元功能简介：完成整个系统的上料工作，将大工件输出，判断出其颜色，并将其信息发给后一站。此站可配合触摸屏或组态控制而为整个系统的主站。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列；扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络；组成模块：回转料斗、提升装置、光电识别组件。五、供料单元功能简介：作用是为加工过程逐一提供加工工件。由双作用气缸从料仓中逐一推出工件，转换模块上的真空吸盘将工件吸起，在旋转缸的驱动下将工件移动至下一个工作站的传输位置。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列；扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络；组成模块：真空组件、旋转模块、供料模块。六、检测单元：功能简介：检测单元主要是检测加工工件的各种特性，如颜色、材质、高度等。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列；扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络；组成模块：工件高度检测模块、提升模块、工件材质及颜色识别组件。七、加工单元：功能简介：工件将在旋转平台上被检测及加工。通过具有四个工位的加工旋转平台，进行加工模拟，并进行加工质量的模拟检测。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列；扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络。八、搬运单元：组成模块：旋转平台、模拟钻孔模块、模拟检测组件功能简介：该搬运单元由无杆气缸、椭圆形活塞气缸和夹爪等部件组成，通过移动、上下伸缩、抓取等动作，将前一单元上的工件传入下一执行单元。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列；扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络；

硬件电路设计具体详解

2系统方案设计 2.1 数字示波器的工作原理图2.1 数字示波器显示原理数字示波器的工作原理可以用图2.1 来描述，当输入被测信号从无源探头进入到数字示波器，首先通过的是示波器的信号调理模块，由于后续的A/D模数转换器对其测量电压有一个规定的量程范围，所以，示波器的信号调理模块就是负责对输入信号的预先处理，通过放大器放大或者通过衰减网络衰减到一定合适的幅度，然后才进入A/D转换器。在这一阶段，微控制器可设置放大和衰减的倍数来让用户选择调整信号的幅度和位置范围。在A/D采样模块阶段，信号实时在离散点采样，采样位置的信号电压转换为数字值，而这些数字值成为采样点。该处理过程称为信号数字化。A/D采样的采样时钟决定了ADC采样的频度。该速率被称为采样速率，表示为样值每秒（S/s）。A/D模数转换器最终将输入信号转换为二进制数据，传送给捕获存储区。因为处理器的速度跟不上高速A/D模数转换器的转换速度，所以在两者之间需要添加一个高速缓存，明显，这里捕获存储区就是充当高速缓存的角色。来自ADC的采样点存储在捕获存储区，叫做波形点。几个采样点可以组成一个波形点，波形点共同组成一条波形记录，创建一条波形记录的波形点的数量称为记录长度。捕获存储区内部还应包括一个触发系统，触发系统决定记录的起始和终止点。被测的模拟信号在显示之前要通过微处理器的处理，微处理器处理信号，包括获取信号的电压峰峰值、有效值、周期、频率、上升时间、相位、延迟、占空比、均方值等信息，然后调整显示运行。最后，信号通过显示器的显存显示在屏幕上。 2.2 数字示波器的重要技术指标（1）频带宽度当示波器输入不同频率的等幅正弦信号时，屏幕上显示的信号幅度下降3dB 所对应的输入信号上、下限频率之差，称为示波器的频带宽度，单位为MHz或GHz。

接触网课程设计

课程名称：接触网站场平面设计设计题目：站场平面设计院系：电气工程系专业：铁道电气化年级：2011级姓名：陈浩学号：20116687 指导教师：王老师西南交通大学峨眉校区 2015年1月8 日

课程设计任务书专业铁道电气化姓名陈浩学号20116687 开题日期：2014年月日完成日期：2015 年月日题目接触网站场平面设计一、设计的目的通过该设计，使学生初步掌握接触网站场平面设计的设计步骤和方法，熟悉有关平面设计图纸的使用；基本掌握站场平面设计需要考虑的元素；锻炼学生综合运用所学知识的能力，为今后进行工程设计奠定良好的基础。二、设计的内容及要求 1．负载计算。2．最大跨距计算。3．半补偿链形悬挂安装曲线计算。4．半补偿链形悬挂锚段长度及张力增量曲线决定。5．平面设计：（1）基本要求；（2）支柱布置；（3）拉出值及之字值标注；（4）锚段关节；（5）咽喉区放大图；（6）接触网分段。6．站场平面表格填写：侧面限界、支柱类型、地质情况、基础类型、安装参考图号。三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章) 年月日

接触网课程设计任务书一、原始资料 1．悬挂形式：正线全补偿简单链形悬挂，站线半补偿简单链形悬挂。 2．气象条件：学号尾数1的为第一典型气象区，学号尾数2的为第二典型气象区，学号尾数3的为第三典型气象区，学号尾数4的为第四典型气象区，学号尾数5的为第五典型气象区，学号尾数6的为第六典型气象区，学号尾数7的为第七典型气象区，学号尾数8的为第八典型气象区，学号尾数0、9的为第九典型气象区。 3．悬挂数据：学号尾数0、1的结构高度为1.1米，学号尾数2的结构高度为1.2米，学号尾数3的结构高度为1.3米，学号尾数4的结构高度为1.4米，学号尾数5的结构高度为1.5米，学号尾数6、7的结构高度为1.6米，学号尾数8、9的结构高度为1.7米。站线：承力索JT70，Tcmax=1500kg；接触线CT85,Tjm=1000kg。正线：承力索JT70，Tcm=1500kg；接触线CT110,Tjm=1000kg。 e=4m 4．土壤特性: （1）女生：安息角（承载力）Φ=30o，挖方地段。（2）男生：安息角（承载力）Φ=30o，填方地段。二、设计内容 1．负载计算 2．最大跨距计算 3．半补偿链形悬挂安装曲线计算 4．半补偿链形悬挂锚段长度及张力增量曲线决定 5．平面设计（1）基本要求（2）支柱布置（3）拉出值及之字值标注（4）锚段关节（5）咽喉区放大图（6）接触网分段 6．站场平面表格填写支柱编号、侧面限界、支柱类型、地质情况、基础类型、安装参考图号三、验算部分 1．各种类型支柱校验 2．缓和曲线跨距校验四、使用图纸按学号最后两位相加之和的末位数使用站场0---站场9的图纸五、课程设计于任务书下达后六周内交老师，延期交以不及格论处，特殊情况申请延期除外。

接触网设计规范

外及跨线建筑物范围内）正常情况不应小于5700mm；困难情况不应小于5650mm；特殊情况不应小于5330mm。接触线最低高度值在高程1000m以上的区段，应按本规范第5.5.2条规定随空气绝缘间隙值的加大而相应增加。 5.1.5 接触线高度变化时，其坡度不宜大于3‰；确有困难时，不宜大于5‰。接触网设计的强度安全系数应符合下列规定： 1．铜或铜合金接触线的强度安全系数，当磨耗面积小于或等于15%时，不应小于2.5；当磨耗面积大于15%且小于25%时，不应小于2.2。 2．各种绞线的强度安全系数不应小于： 1）软横跨横承力索中的钢绞线4.0； 2）承力索、定位索及附加导线中的钢绞线5.0；硬铜绞线 2.0；铝绞线、钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线2.5。 3．绝缘子的强度安全系数不应小于： 1）瓷及钢化玻璃悬式绝缘子（受机电联合荷载时抗拉）2.0； 2）瓷棒式绝缘子（抗弯）2.5

3）针式绝缘子（抗弯）2.5； 4）其他材质绝缘元件，无阳光照射处（抗拉或抗弯）2.5；有阳光照射处，应视材质抗老化性能酌情增加； 4．耐张的零件强度安全系数不应小于5.0。 5.1.7 各类悬挂的接触线弛度（弹性吊弦引起的支柱处高度变化不计在内）均不宜大于250mm；对行车速度不大于45km/h的低速区段，可为350mm。运行中，接触线（被受电弓顶起）的抬升量按100mm、受电弓的左右摆动量按200mm计算。 5.1.8 隧道内接触悬挂应根据隧道净空高度，隧道内气象条件和各项空气绝缘间隙确定。隧道内悬挂类型宜与区间一致，其零部件应加强防腐蚀措施。 5.2 气象条件 5.2.1 接触网设计的气象条件，应根据最近记录年限不少于20年的沿线气象资料计算，并结合既有电气化铁路或高压架空送电线路的运行经验确定。 5.2.2 接触网的最大设计风速，应采用空旷地区、高地面10m高处的10min自动记录10年发

综合模块化航电IMA硬件单元

综合模块化航电（IMA）硬件单元 1. 目的本技术标准规定（CTSO）适用于为综合模块化航电（IMA）硬件单元申请技术标准规定项目批准书（CTSOA）的制造人。本CTSO 规定了综合模块化航电硬件单元为获得批准和使用适用的CTSO标记进行标识所必须满足的最低性能标准（MPS）。 2. 适用范围 a. 本CTSO适用于自其生效之日起提交的申请。本CTSO具体针对以下硬件单元：（1）硬件模块；（2）装载硬件模块的机柜或机架。 b. 符合本CTSO要求的硬件单元可用来支持功能CTSO设备或按照CCAR-21、23、25、27、29、33或35部批准的系统（例如，作为型号合格证组成部分批准的刹车系统）。功能CTSO的批准和飞机级批准不在本CTSO的范围之内。 c. 附录3给出了硬件单元的相关术语。 d. 按本CTSO批准的综合模块化航电硬件单元，设计大改应获得CAAC的批准。参见CCAR-21R3第21.313条。

3. 要求在本CTSO生效之日或生效之后制造并欲使用本CTSO标记进行标识的硬件单元，必须满足硬件单元最低性能标准。本CTSO附录1给出了综合模块化航电硬件单元最低性能标准制定准则。 a. 功能：本CTSO适用于预期满足按本CTSO附录1准则制定的最低性能标准的设备。本CTSO不针对预期执行的飞机级功能，而是为支持接收、处理和输出数据等通用功能的硬件提出环境鉴定试验要求。获得本CTSO批准的硬件单元在加载相应软件程序时，也可能需要满足其他CTSO功能要求。对于软件与硬件的组合，应使用适用的CTSO对其进行额外的CTSO功能批准。设备或系统执行的未获得CTSO批准的功能，必须在装机过程中由局方评估和批准。 b. 功能限制：（1）本CTSO不适用于为目标发射器生成无线电频率信号的设备。（2）本CTSO针对的软件功能仅限于支持电子件号和/或功能软件加载的软件。 c. 失效状态类别：失效状态类别取决于在特定飞机环境中执行的功能及其用途。失效状态类别划分必须由安装批准过程中的安全性评估来确定，不属本CTSO范围。制造商必须声明每个硬件单元的硬件设计保证等级和软件等级。任何关于飞机安装、软硬件接口、或硬件设计保证等级和软件等级的假设，都应进行声明，并应包含在安装限制或说明中。

接触网专业术语

1导线高度：接触网导线高度（简称导高），是指悬挂定位点处接触线距轨面的垂直高度，设计规范规定如下：最高高度：不大于6500mm。最低高度：（1）区间、站场：①一般中间站和区间不小于5700mm。②编组站、区段站及配有调车组的大型中间站，一般情况不小于6200mm。确有困难时可不小于5700mm。（2）隧道内（包括按规定降低高度的隧道口外及跨线建筑物范围内）：①正常情况（带电通过5300mm超限货物）不小于5700mm。②困难情况（带电通过5300mm 超限货物）不小于5650mm。③特殊情况不小于5250mm。接触线高度的允许施工偏差为±30mm。 2跨距及拉出值：取决与线路曲线半径、最大风速和经济因素等，我国高速铁路一般在保证跨中导线及定位点在最大风速下均不超过距受电弓中心300mm的条件下，确定跨距长度和拉出值。 3锚段长度：是指接触网相邻的两终端间的距离。 4.绝缘距离：是指接触网的带电部分，与接触网的非带电部分的金属和非金属零件之间的最小直线距离 5吊弦分布及间距：吊弦间距指一跨内两相邻吊弦之间的距离，吊弦间距对接触网的受流性能有一定的影响，改变吊弦的间距可以调整接触网的弹性均匀度，吊弦分布有等距分布、对数分布、正弦分布等几种形式，为了设计施工和维护的方便，一般采用最简单的等距分布，一般掌握在8--12米。 6.接触导线预留驰度：指在接触导线安装时，是接触导线在跨内，保持一定弛度，以减少受电弓在跨中对接触导线的抬升量，改善弓网的震动，对高速接触网，简单链型悬挂设预留弛度，弹性链型悬挂一般不设预留弛度。锚段关节安装要求：锚段关节是接触网的张力的机械转换关节，是接触网的薄弱环节，其设计和安装质量对受流影响较大，高速接触网一般采用两种形式的锚段关节：①非绝缘锚段关节采用三跨锚段关节②绝缘锚段关节采用，四跨，五跨锚段关节，安装处理上，尽量缩短接触导线工作支和非工作支同时接触受电弓滑板的长度，提高非工作支的坡度，并保证过度平滑，避免出现硬点和刮弓 8.接触导线（承力索）张力：锚段两端的补偿装置，通过坠砣的重力与补偿滑轮的变比后对接触线（承力索）的拉力。京哈线接触线的额定张力为15KN。接触线的张力，驰度符合安装曲线的规定，预留驰度为当量跨距的1‰。

内网中冗余网络架构的设计与管理

【摘要】目的：对公司内网中冗余备份架构的设计与工作原理进行详细的分析。方法：以公司持续发展为根本指导思想，从公司oa系统的建设与优化出发，从设计原则、系统设计和网络几个方面对公司网冗余备份架构系统的设计详细论述。结果：通过本文论述，对公司网冗余备份以及系统架构有详细的了解，从而实现科学的系统设计，促进公司管理效率的提升。结论：公司网冗余备份架构在提高公司网运行速度、促进公司运行效率方面有着十分突出的作用，值得推广应用。【关键词】公司网冗余系统系统架构设计原则工作原理一、设计背景公司信息化系统是指计算机技术、信息技术及自动化技术等现代科学技术在工作用中全过程的统称。公司的信息化系统从2007年公司成立开始到目前已经成为公司生产、建设、经营、管理、科研、设计等的重要组成部分，在安全生产、节能降耗、降低成本、缩短工期、提高劳动生产率等方面取得了明显的经济效益和社会效益。目前公司的信息化系统涵盖了oa办公自动化系统、档案管理系统、人力资源系统、nc 财务系统、高清视频会议系统、内外网文件交换系统、生产实施监管系统、工业视频监控系统、生产管理系统等各种应用系统。上述应用系统都是通过公司的核心网络运行的，网络稳定与安全对整个信息化系统起着至关重要的作用。在公司信息化系统中，核心网络层处于公司信息化系统的中心，网络中的大量数据都通过网络核心层设备进行交换，同时承担不同vlan之间路由的功能。核心层设备一旦宕机，整个网络即面临瘫痪。因此，在网络设计中，核心设备的选择，一方面要求其具有强大的数据交换能力，另一方面要求其具有较高的可靠性，一般选择高端核心三层交换机。同时为进一步提高核心层的可靠性，避免核心层设备宕机造成整个网络瘫痪，一般在核心层再放置一台设备，作为另一台设备的备份，一旦主用设备整机出现故障，立即切换到备用设备，确保网络核心层的高度可靠性。二、设计依据和原则 2.1 设计依据与参考文件《集团公司信息化规划修编》《关于实施集团信息化“双网模式”网络架构改造的通知》《关于规范双网建设深化设计方案中网络安全产品选型的通知》《关于集团广域网扩容的通知》《关于双网建设验收有关事宜的通知》《关于进行高清视频会议系统改造的通知》《关于制定2011年双网建设最终方案及投资估算的通知》 2.2 设计原则公司信息系统设计必须遵循的以下原则： 2.2.1统一规划、统一实施公司信息化网络系统是一个统一的网络，其信息安全系统必须统一规划、统一设计、统一实施、统一管理。 2.2.2多层次防御、主动防御对于重要的信息系统，不能仅仅依靠一种防范的措施，而是必须建立多级防范体系，从多方面、多层次对系统进行保护。对系统的保护要采用积极的主动防范措施进行。 2.2.3技术与管理相结合原则任何一个计算机系统都是一个复杂的系统工程，其中涉及产品生产过程和人的因素，因此它的安全总体解决方案，必须在考虑技术解决方案的同时充分考虑管理、法律、法规方面

接触网常用参数标准及测量计算

接触网常用参数标准及测量计算一、拉出值（跨中偏移值） 1、技术标准 160km/h及以下区段：标准值：直线区段200－300mm；曲线区段根据曲线半径不同在0－350mm之间选用。安全值：之字值≤400mm；拉出值≤450mm。限界值：之字值450mm；拉出值450mm。 160km/h以上区段：标准值：设计值。安全值：设计值±30mm。限界值：同安全值。 2、测量方法利用DJJ多功能激光接触网检测仪进行拉出值测量：受电弓滑板平面与两钢轨平面平行，检测仪与两钢轨平面平行，测量时无需考虑外轨超高，直接校准定位点在检测仪上的投影位置，此位置与检测仪中心点的距离就是拉出值。二、导线高度 1、技术标准标准值：区段的设计采用值。安全值：标准值±100mm。限界值：小于6500mm；任何情况下不低于该区段允许的

最低值。当隧道间距不大于1000m时，隧道内、外的接触线可取同一高度。 2、测量方法利用DJJ多功能激光接触网检测仪进行导高测量：将测量仪置于两钢轨之上与两轨面平行，利用测量仪上的观察窗校准定位点位置，测出定位点至两轨面的垂直距离即为导高。三、导线坡度及坡变率 1、技术标准标准值： 120km/h及以下区段≤3‰；120-160km/h区段≤2‰；200km/h区段≤2‰，坡度变化率不大于1‰；200-250km/h区段≤1‰，坡度变化率不大于1‰。安全值：120km/h及以下区段≤5‰；120-160km/h区段≤4‰。其他同标准值。限界值：120km/h及以下区段≤8‰；120-200km/h区段≤5‰；200km/h及以上区段同安全值。 160km/h及以上区段，定位点两侧第一根吊弦处接触线高度应相等，相对该定位点的接触线高度允许误差±10mm，但不得出现V字型。 2、测量与计算方法定位点A与定位点B之间的坡度测量：1、测出A点的