一种可变通路的网络切换装置及切换方法

技术领域

本发明主要涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种可变通路的网络切换装置及切换方法。

背景技术

近年来，随着电气化铁路的持续推进，以高铁、地铁和机车为代表的电力轨道交通列车得到了快速发展。其中牵引变流器作为电力轨道交通列车的“心脏”，为列车提供稳定运行的牵引动力电源，其在出厂试验时均需进行严格的出厂试验。

一般而言，为相对真实的还原线路正常行驶的工况，牵引变流器出厂试验时需要进行电机对拖试验，进行电机对拖实验时一般采用功能类似的陪试变流器控制转速，被试牵引变流器用来控制力矩。作为大型实验系统往往存在多个实验室，为提高设备的利用率，往往会对陪试变流器设备进行共用，因此存在跨实验室借用的情形。

从安全性考虑，单个陪试变流器在网络通路上，只能被单个实验室接通，因此为实现多实验室对共用陪试变流器唯一性控制，常规解决方案为手动切换方式。如图1所示，不同测试台的陪试变流器(被控目标单元)通过对应实验室的以太网直通头接入所属试验台工控机(控制单元)的网口，中间不经过交换机，从而实现控制目标单元控制权限的唯一性。当需要切换控制权限时，需要手动将对应网线切换到对应的以太网直通头。例如陪试变流器控制柜1#正常情况下通过直通头B1接至A1端，被陪试工控机1#控制，若需要被陪试控制工控机2#控制，则需要将A2网线端接到B1处。

然而，上述采用手动切换方式解决多实验室对共用设备唯一性控制，一方面在操作上极其不方便，另一方面手动平凡插拔容易造成网口损坏，从而影响设备的稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种体积小、扩展性好、兼容性强、模块化设计的可变通路的网络切换装置及切换方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种可变通路的网络切换装置，包括网络交换单元、通路切换单元、开关配置单元和控制单元；

所述网络交换单元包括网络总交换机和多个子网络控制器，各所述子网络控制器均与网络总交换机相连，且与各陪试控制工控机一一对应连接；

所述开关配置单元与所述控制单元相连，用于实现工作模式的选择；

所述通路切换单元包括多个开关模块，各开关模块与各子网络控制器一一对应，且位于对应子网络控制器的电源回路中；

所述控制单元用于接收所述开关配置单元选择的工作模式，控制通路切换单元中各开关模块的通断。

优选地，所述开关配置单元包括本地/远程配置按钮、模式配置按钮和通路配置按钮；

所述本地/远程配置按钮用于配置本地控制模式或远程通讯控制模式；

所述模式配置按钮用于配置单路模式或多路模式；

所述通路配置按钮用于产生对应通路的子网络控制器的接通与关闭控制信号。

优选地，所述本地/远程配置按钮、模式配置按钮和通路配置按钮均为常开型脉冲按钮且配置有指示灯。

优选地，各所述子网络控制器包含第一子网口和第二子网口，其中第一子网口连接对应的陪试控制工控机；第二子网口连接至网络总交换机。

优选地，所述开关模块包括中间继电器，所述中间继电器的开关位于对应子网络控制器的电源回路中。

优选地，所述控制单元为PLC或单片机。

本发明还公开了一种基于如上所述的可变通路的网络切换装置的切换方法，包括步骤：

所述开关配置单元对工作模式进行选择，并将工作模式信号发送至控制单元；

所述控制单元接收所述开关配置单元选择的工作模式，控制通路切换单元中各开关模块的通断，实现对应网络通路的切换。

优选地，在选择本地工作模式下，再通过开关配置单元选择单路模式或者多路模式；若为单路模式，关闭非目标通路，然后打开目标通路；若为多路模式，则打开所有目标通路；

在选择远程工作模式下，首先通讯设置控制参数，然后系统按照设定的单路或者多路模式，将对应的通路打开，实现网络通路的切换。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过配置网络交换单元和通路切换单元，实现共用设备网络交换通路的唯一性；本发明具有本地配置和远程控制功能，本地模式下实现本地通路选择功能，远程模式下具备通讯控制功能，提高使用的便捷性；本发明包含单路和多路模式两种功能，单路模式下实现控制通路的唯一性，多路模式下可实现常规交换机功能，具备多路模式的扩展功能：本发明配置模块化的子网络控制器和模块化的通路配置按钮，实现通路数的可扩展性和程序的通用性；本发明具有体积小、扩展性好、兼容性强、模块化设计的优势。

附图说明

图1为现有技术的共用陪试变流器唯一性控制方框示意图。

图2为本发明的网络切换装置在实施例的方框结构图。

图3为本发明的网络切换装置在具体应用时的实施例图。

图4为本发明的网络切换方法在实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图2和图3所示，本发明实施例提供了一种可变通路的网络切换装置，具体包括网络交换单元、通路切换单元、开关配置单元和控制单元；

网络交换单元，包含网络总交换机以及多个子网络控制器，网络总交换机将各子网络控制器以及陪试控制工控机接入到同一网络，其网络内部网口数目与子网络接口数目一致，从而方便进行模块化扩展；子网络控制器包含第一子网口和第二子网口，其中第一子网口用于连接陪试控制工控机；第二子网口用于内部连接至网络总交换机，子网络控制器可根据通路数量进行增减，从而实现模块化设计；

开关配置单元：包含本地/远程配置按钮、模式配置按钮和通路配置按钮，且各按钮上配置相应指示灯；若按钮被按下自锁成功后，则相应指示灯被点亮；

通路切换单元包含多个中间继电器开关，每个中间继电器开关用于控制子网络控制器是否得电，通路切换单元通过控制子网络控制器是否得电来实现该网络通路切换；

控制单元由带通讯功能的PLC组成，实现对开关配置单元点位的采集、配置按钮指示灯控制、通路切换单元的控制以及远程通讯控制指令等。

本发明通过配置网络交换单元和通路切换单元，实现共用设备网络交换通路的唯一性；本发明具有本地配置和远程控制功能，本地模式下实现本地通路选择功能，远程模式下具备通讯控制功能，提高使用的便捷性；本发明包含单路和多路模式两种功能，单路模式下实现控制通路的唯一性，多路模式下可实现常规交换机功能，具备多路模式的扩展功能：本发明配置模块化的子网络控制器和模块化的通路配置按钮，实现通路数的可扩展性和程序的通用性；本发明具有体积小、扩展性好、兼容性强、模块化设计的优势。

在一具体实施例中，本地/远程配置按钮用于配置本装置是本地控制还是远程通讯控制；若本地控制，则指示灯灭，此时远程指令失效；若远程控制，则指示灯变亮，此时本地按钮失效；

模式配置按钮用于配置本装置工作在单路模式或者多路模式；在单路模式时，被控目标单元同一时刻只与一个子网络控制器接通，只被一个陪试控制工控机接通；在多路模式时，被控目标单元同一时刻有多个子网络控制器接通，可被多个陪试控制工控机接通；

通路配置按钮用于配置各子网络控制器的接通与关闭；其中通路配置按钮只有在本地状态下才起作用；

上述各配置按钮均采用常开型脉冲按钮，PLC到检测按钮按下脉冲，通过脉冲自锁型控制指令，实现每按1次按钮，按钮控制状态切换1次。

工作原理：

通过本地/远程配置按钮设置为本地控制模式还是远程通讯控制模式；在本地模式下，其它配置按钮才有效；远程模式下，其它配置按钮无效；

通过模式配置按钮设置装置工作在单路模式还是多路模式下；其中单路模式时只能实现单路接通，此时通路配置按钮同一时间只有一个有效。例如配置1口时，2-N口无效；多路模式时，通路配置按钮仅控制自身通路是否开启，同一时间可有多路接通，最大所有通路均接通时，实现交换机功能；

通过通路配置按钮设置本通路是否接通；如在单路模式时，1口通路配置按钮按下，则1口通路接通，其他通路切断；在多路模式下，1口通路配置按钮按下，则1口通路接通，其他通路保持原来状态不变；

通路切换单元与通路配置按钮一一对应，其受PLC控制。如在单路模式时，PLC检测到1口通路配置按钮按下，此时PLC将子网络控制器1#中开关模块(KA1)合闸，则1口通路接通,其他通路切断；在多路模式下，PLC检测到1口通路配置按钮按下，此时PLC将子网络控制器1#中KA1合闸，则1口通路接通，其他通路保持原来状态不变。

以图3为例，首先将被控目标单元接入网络总交换机，将陪试控制工控机接入子网络控制器的第一子网口。在单路模式下，要实现陪试控制工控机1#对控制目标单元的控制，则控制子网络控制器1#接通，子网络控制器2-n#关闭即可；在多路模式下，要实现陪试控制工控机1#和陪试控制工控机2#对控制目标单元的控制，则控制子网络控制器1#和子网络控制器2#接通，子网络控制器3-n#关闭即可。

本发明首创性的提出一对多陪试控制工控机的控制权限硬件解决方案，能够从硬件上保证控制通路的唯一性；同时通过设置为多路模式，可作为常规交换机使用；本发明具备本地/远程配置按钮、模式配置按钮以及通路配置按钮，无需借用其他设备，适用于1对1、1对多等多种应用场景，具有兼容性好、适用性广、操作简单的优点。同时本装置具备通讯控制功能，实现通路控制的远程切换，大大提高了装置使用的便捷性。本发明的子网络控制器和按钮配置系统采用模块化设计，可根据需要进行模块组合，具备灵活的扩展功能。

如图4所示，本发明实施例还公开了一种基于如上所述的可变通路的网络切换装置的切换方法，包括步骤：

开关配置单元对工作模式进行选择，并将工作模式信号发送至控制单元；

控制单元接收所述开关配置单元选择的工作模式，控制通路切换单元中各开关模块的通断，实现对应网络通路的切换。

具体地，系统开始后，首先进行初始化，初始化完成后，按下本地/远程配置按钮，对控制模式进行选择；

在选择本地模式下，通过模式配置按钮对单路模式还是多路模式进行设定；若为单路模式，仅设置一路通路，因此首先需将非目标通路关闭，然后将目标通路打开；若为多路模式，则将目标通路打开即可；

若选择远程模式，首先通讯设置控制参数，然后系统按照设定的单路或者多路模式，将对应的通路打开，从而实现网络通路的切换。

本发明的网络切换装置可作为单通路设备使用，在硬件上保证控制通路的唯一性，同时具备常规交换机功能，通用性好，兼容性强，满足多种应用场景需要；本发明具备本地控制和远程控制功能，可实现通路控制的远程控制功能，大大提高了装置适用的便捷性；本发明采用模块化设计，具有互换性好、组合性强的特点，元器件更换简单，可节省维护时间和费用。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。