專利名稱：機車微機控制柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機車，尤其是涉及一種機車微機控制柜。
背景技術(shù)：
在國內(nèi)外，隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，微機控制在機 車上運用越來越廣泛。但是目前，我公司生產(chǎn)的出口電傳動內(nèi)燃機車，其微機 控制柜基本是由武漢正遠公司或株洲電力機車研究所提供。機車微機控制系統(tǒng) 硬、軟件系統(tǒng)由上述兩個公司控制，使公司在機車組裝、調(diào)試、試運、在用戶
處交車及售后服務(wù)以及提升機車控制水平等一系列工作中處于被動地位；同時 上述兩個公司提供的微機產(chǎn)品價格昂貴，大大提高了我公司的出口機車成本， 而且功能不齊全、可靠性低、操作復(fù)雜。隨公司出口的國家越多，用戶要求和 使用環(huán)境差異很大，相應(yīng)的機車控制發(fā)生變化，限制了公司機車設(shè)計的靈活性。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單的機車微機控制柜。 為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案 一種機車微機控制柜， 其特征在于包括可編程控制器、模擬量輸入輸出模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、 勵磁放大模塊、功率放大模塊，其中數(shù)字量輸入輸出模塊接收機車開關(guān)量信號 并輸出機車邏輯控制信號，數(shù)字量輸入輸出模塊分別與可編程控制器和模擬量 輸入輸出模塊相互傳輸信號，可編程控制器分別傳輸信號給勵磁放大模塊和功 率放大模塊，模擬量輸入輸出模塊接收機車模擬信號以及傳輸信號給柴油機轉(zhuǎn) 速控制單元?？删幊炭刂破鬟€分別與彩色液晶顯示器和機車智能設(shè)備相互傳輸 信號。
本實用新型的數(shù)字量輸入輸出模塊接收機車開關(guān)量信號并輸出機車邏輯控 制信號，機車開關(guān)量信號包括司機控制器檔位信號，機車邏輯控制信號包括機 車工況的轉(zhuǎn)換、機車主電路和輔助電路的接觸器的控制等；模擬量輸入輸出模 塊接收機車模擬信號并輸出柴油機的轉(zhuǎn)速控制信號，機車模擬信號包括柴油機 轉(zhuǎn)速、柴油機負載反饋信號、柴油機機油壓力低保護信號、冷卻水溫高保護信 號、曲軸箱超壓保護信號、降功保護信號、主發(fā)電機電壓電流信號、牽引電機
電流信號、電阻制動電流信號和直流輔助發(fā)電機發(fā)出的直流電壓信號等；可編
程控制器還與機車智能設(shè)備相互傳輸信號，機車智能設(shè)備傳輸?shù)男盘柊▊鞲?器檢測的輔助交流發(fā)電機三相電壓、通風機和冷卻風扇的轉(zhuǎn)速信號，顯示輔助
交流傳動系統(tǒng)運行狀態(tài)信號；可編程控制器傳輸信號給勵磁放大模塊，勵磁放 大模塊傳輸?shù)男盘柊ㄖ靼l(fā)電機勵磁電流和輔助發(fā)電機的勵磁電流信號，其中通過負載反饋信號對主發(fā)電機勵磁電流信號的控制即對機車功率調(diào)整控制，保 證柴油機不過負荷，通過直流輔助發(fā)電機發(fā)出的直流電壓信號對輔助發(fā)電機的 勵磁電流信號的控制，使輔助發(fā)電機發(fā)出的直流電壓穩(wěn)定在DC110士2V;通過微 機顯示屏顯示柴油機轉(zhuǎn)速、負載狀態(tài)、及各種保護信號，柴油機油、水溫度、 壓力等其余信號通過儀表盤顯示。
本實用新型微機控制柜接受司機控制器檔位信號，輸出相應(yīng)電流信號控制 柴油機轉(zhuǎn)速。微機控制柜接受柴油機轉(zhuǎn)速、柴油機負載反饋信號、柴油機機油 壓力低保護信號、冷卻水溫高保護信號、曲軸箱超壓保護信號、降功保護信號，
進行對柴油機和機車保護控制；接受各種主發(fā)電機和牽引電機電流、電壓信號，
完成機車、電氣控制系統(tǒng)的保護功能，根據(jù)預(yù)設(shè)保護值完成報警、卸載和故
障信息記錄；接受直流輔助發(fā)電機發(fā)出的直流電壓，控制直流輔助發(fā)電機發(fā)出 的直流電壓在DC110士2V;接受傳感器檢測的輔助交流發(fā)電機三相電壓、通風機 和冷卻風扇的轉(zhuǎn)速信號，顯示輔助交流傳動系統(tǒng)運行狀態(tài)，當輔助交流系統(tǒng)故 障時對機車作出卸載、停機等相關(guān)控制。微機控制柜通過負載反饋信號對機車 功率調(diào)整控制，保證柴油機不過負荷；通過微機顯示屏顯示柴油機轉(zhuǎn)速、負載 狀態(tài)、及各種保護信號，柴油機油、水溫度、壓力等其余信號通過儀表盤顯示。 木實用新型的優(yōu)點是微機控制柜具有功能齊全、可靠性高、操作簡便、
控制效果好、功能易于擴展、故障率低等特點，深受用戶的歡迎。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型一種機車微機控制柜的結(jié)構(gòu)如圖l所示主要由可編程控制器、 模擬量輸入輸出模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、勵磁放大模塊、功率放大模塊構(gòu)
成，上述模塊可以采用現(xiàn)有技術(shù)(如可編程控制器(CPU226 ) : 6ES7 216-2AD22-OXBO; 數(shù)字量輸入輸出模塊6ES7 223-IBL22-OXAO ;模擬量輸 入輸出模塊6ES7235-0KD22-0XA0)。其中數(shù)字量輸入輸出模塊接收機車開關(guān) 量信號，數(shù)字量輸入輸出模塊與可編程控制器相互傳輸信號，數(shù)字量輸入輸出 模塊與模擬量輸入輸出模塊相互傳輸信號，可編程控制器分別傳輸信號給勵磁 放大模塊和功率放大模塊，勵磁放大模塊分別輸出信號給輔發(fā)勵磁調(diào)節(jié)輸出單 元和主發(fā)勵磁調(diào)節(jié)輸出單元，功率放大模塊分別輸出信號給機車性能控制單元 和機車保護控制、報警單元，模擬量輸入輸出模塊接收機車模擬信號，模擬量 輸入輸出模塊傳輸信號給柴油機轉(zhuǎn)速控制單元?？删幊炭刂破鬟€分別與彩色液 晶顯示器和機車智能設(shè)備相互傳輸信號。
本實用新型機車微機控制柜具有控制機車牽引恒功率控制、電阻制動特性控制、輔發(fā)電壓控制、機車邏輯控制、機車恒低速控制、機車狀態(tài)檢測和故障 保護控制等功能。本實用新型微機控制柜集成設(shè)計，對外聯(lián)結(jié)采用電聯(lián)接器聯(lián) 結(jié)。
現(xiàn)以微機控制柜具有的主要功能來說明其具體實現(xiàn)的方式 機車電路邏輯控制采用邏輯控制取代控制電路的中間繼電器控制及其
線路部分，使控制線路結(jié)構(gòu)簡化。主要由可編程控制器、功率放大模塊和數(shù)字
量輸入輸出模塊來完成。
輔助發(fā)電勵磁控制起動發(fā)電機在發(fā)電工況其勵磁電流受微機控制，柴
油機轉(zhuǎn)速在600 1800 r/min范圍內(nèi)變化時，發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定在110± 2V范圍內(nèi)。當輔發(fā)電壓大于125V時，并具有超壓保護。主要由可編程控制器、 勵磁放大模塊和模擬量輸入輸出模塊來完成。
主發(fā)電機勵磁控制機車在牽引和水阻試驗時，微機系統(tǒng)完成在各檔柴 油機轉(zhuǎn)速下，牽引主發(fā)電機的勵磁控制。主要由可編程控制器、勵磁放大模塊、 主發(fā)勵磁調(diào)節(jié)輸出單元和模擬量輸入輸出模塊來完成。
機車恒功牽引特性控制機車牽引工況時，微機控制能檢測機車主要的
運行參數(shù)和工作狀態(tài)，使主發(fā)電機工作于理想的外特性上并具有限壓、限流 的特性。主要由可編程控制器、勵磁放大模塊、主發(fā)勵磁調(diào)節(jié)輸出單元和模擬 量輸入輸出模塊來完成。
電阻制動控制在不同的柴油機轉(zhuǎn)速下，實現(xiàn)對牽引電機的勵磁電流和制
動電流的恒流、限流控制。主要由可編程控制器、勵磁放大模塊、主發(fā)勵磁調(diào) 節(jié)輸出單元和模擬量輸入輸出模塊來完成。
機車防空轉(zhuǎn)/防滑控制微機通過比較牽引電機的電流來判斷機車是否發(fā) 生了空轉(zhuǎn)；當機車發(fā)生空轉(zhuǎn)時，微機根據(jù)空轉(zhuǎn)/滑行的程度采取降功、撒砂的 措施來防止和消除空轉(zhuǎn)/滑行，更充分地利用和提高機車的粘著性能。主要由 可編程控制器、功率放大模塊、模擬量輸入輸出模塊來完成。
柴油機調(diào)速控制微機將司機調(diào)速手輪的擋位信號擋位信號轉(zhuǎn)換為4 20mA的電流信號送給柴油機調(diào)節(jié)柴油機轉(zhuǎn)速。主要由可編程控制器、數(shù)字量 輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊來完成。
機車保護功能微機接受各種電流、電壓信號，完成機車、電氣控制系
統(tǒng)的保護功能，根據(jù)預(yù)設(shè)保護值完成報警、卸載和故障信息記錄。主要由可 編程控制器、勵磁放大模塊、主發(fā)勵磁調(diào)節(jié)輸出單元和數(shù)字量輸入輸出模塊來 完成。主要由可編程控制器、勵磁放大模塊、主發(fā)勵磁調(diào)節(jié)輸出單元和數(shù)字量 輸入輸出模塊來完成。
本實用新型的工作原理是機車微機柜由可編程控制器、模擬量輸入輸出模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、 勵磁放大模塊和功率放大模塊組成，與機車上的主發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)輸出單元、 直流輔助發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)輸出單元、機車性能控制單元、機車保護控制及報警 單元、機車開關(guān)量信號單元、機車邏輯控制單元、柴油機轉(zhuǎn)速控制單元、機車 模擬量信號產(chǎn)生設(shè)備、彩色液晶示器和機車智能設(shè)備等組成機車微機控制系統(tǒng)。
當機車起動和停機、前后向牽引、前后向電阻制動、前后向撒砂、機車前 后照燈、機車標志燈、機車空氣壓綜機組等所有的司機操作機車開關(guān)信號、機 車各功能器件如接觸器、繼電器和各種開關(guān)等數(shù)字信號通過數(shù)字量輸入輸出模
塊輸入，通過R485信號總線傳輸?shù)娇删幊炭刂破鳎删幊绦蚩刂破饕环矫嫱ㄟ^ Pl接口和R485信號總線傳輸?shù)讲噬壕э@示器進行操作和機車工況顯示，另一 方面進行邏輯運算，并把運算結(jié)果通過R485信號總線傳輸?shù)綌?shù)字量輸入輸出模 塊，數(shù)字量輸入輸出模塊再把邏輯信號傳輸?shù)焦β史糯竽K進行功率放大，輸 出給機車邏輯控制單元進行機車邏輯控制，來實現(xiàn)機車起動和停機、前后向牽 引、前后向電阻制動、前后向撒砂、機車前后照燈開斷、機車標志燈開斷、機 車空氣壓綜機組工作與停機等邏輯功能。
機車司機控制器速度手柄開關(guān)信號通過數(shù)字量輸入輸出模塊輸入，通過 R485傳輸?shù)娇删幊绦蚩刂破?，可編程序控制器通過運算處理后， 一方面通過R485 信號總線、數(shù)字量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊給柴油機轉(zhuǎn)速控制單元 輸出柴油機轉(zhuǎn)速控制信號，控制柴油機的轉(zhuǎn)速；另一方面通過勵磁放大模塊進 行功率放大，給主發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)輸出單元輸出主發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)信號，調(diào)節(jié) 主發(fā)電機輸出的電壓值，從而調(diào)節(jié)機車輸出功率。同時柴油機轉(zhuǎn)速模擬信號和 機車速度模擬信號通過模擬量輸入輸出模塊、R485信號總線、數(shù)字量輸入輸出 模塊輸入到可編程序控制器，可編程序控制器根據(jù)司機控制器手柄檔位信號與 柴油機轉(zhuǎn)速信號和機車速度信號進行比較，根據(jù)它們的差值一方面來調(diào)節(jié)柴油 機轉(zhuǎn)速，另一方面調(diào)節(jié)主發(fā)電機輸出電壓值，從而調(diào)節(jié)機車輸出功率，繼而調(diào) 節(jié)機車速度，使它們與司機控制器手柄檔位信號吻合，并同時通過P1接口和R485 信號總線給彩色液晶顯示器輸送柴油機轉(zhuǎn)速信號和機車速度信號進行顯示。
直流輔助發(fā)電機輔助發(fā)電指令開關(guān)信號通過數(shù)字量輸入輸出模塊和R485信 號總線輸入給可編程序控制器，可編程序控制器輸出直流輔助發(fā)電機勵磁信號 通過勵磁放大模塊進行功率放大后，輸送給輔助發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)輸出單元，來 調(diào)節(jié)直流輔助發(fā)電機勵磁電流，從而調(diào)節(jié)直流輔助發(fā)電機輸出的電壓，直流輔 助發(fā)電機輸出的直流電壓模擬信號通過模擬量輸入輸出模塊、R485信號總線、 數(shù)字量輸入輸出模塊輸送給可編程序控制器，可編程序控制器根據(jù)直流輔助發(fā) 電機發(fā)出的電壓值與DC110V電壓進行比較，根據(jù)其差值來調(diào)節(jié)直流輔助發(fā)電機的勵磁電流，使直流輔助發(fā)電機發(fā)出的電壓在柴油機工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定在
DC110士2V，并同時通過Pl接口和R485總線把直流電壓輸送給彩色液晶顯示器 進行顯示。
機車主發(fā)電機電壓和電流信號、牽引電機電壓和電流信號、電阻制動電流 和電阻制動勵磁電流信號、機車速度信號、柴油機轉(zhuǎn)速信號、柴油機燃油壓力 和滑油壓力信號、柴油機冷卻水溫信號等模擬量信號通過模擬量輸入輸出模塊、 R485信號總線、數(shù)字量輸入輸出模塊輸送給可編程序控制器，可編程序控制器 對這所有的信號進行比較、運算后，輸出機車性能控制信號、機車保護控制和 報警信號通過功率放大模塊進行功率放大后，輸送給機車性能控制單元、機車 保護控制和報警單元，根據(jù)機車牽引、制動性能特性曲線對機車進行控制，并 對機車進行柴油機超速、燃油壓力低、滑油壓力低、柴油機水溫高、機車超速、 空轉(zhuǎn)和滑行等進行保護。
機車智能設(shè)備如輔助交流傳動控制單元、機車行車監(jiān)控裝置等通過R485總 線和P0接口與可編程序控制器進行通信， 一方面可對這此智能設(shè)備進行控制， 另一方面把智能設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)通過Pl接口和R485信號總線輸送到彩色液晶 顯示器進行顯示。
權(quán)利要求1、一種機車微機控制柜，其特征在于包括可編程控制器、模擬量輸入輸出模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、勵磁放大模塊、功率放大模塊，其中數(shù)字量輸入輸出模塊接收機車開關(guān)量信號并輸出機車邏輯控制信號，數(shù)字量輸入輸出模塊分別與可編程控制器和模擬量輸入輸出模塊相互傳輸信號，可編程控制器分別傳輸信號給勵磁放大模塊和功率放大模塊，模擬量輸入輸出模塊接收機車模擬信號以及傳輸信號給柴油機轉(zhuǎn)速控制單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機車微機控制柜，其特征在于可編程控制器還分 別與彩色液晶顯示器和機車智能設(shè)備相互傳輸信號。
專利摘要本實用新型公開了一種機車微機控制柜，其特征在于包括可編程控制器、模擬量輸入輸出模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、勵磁放大模塊、功率放大模塊，其中數(shù)字量輸入輸出模塊接收機車開關(guān)量信號，數(shù)字量輸入輸出模塊分別與可編程控制器和模擬量輸入輸出模塊相互傳輸信號，可編程控制器分別傳輸信號給勵磁放大模塊和功率放大模塊，模擬量輸入輸出模塊接收機車模擬信號以及傳輸信號給柴油機轉(zhuǎn)速控制單元。本實用新型微機控制柜具有功能齊全、可靠性高、操作簡便、控制效果好、功能易于擴展、故障率低等特點，深受用戶的歡迎。
文檔編號G05B19/05GK201368977SQ20082006492
公開日2009年12月23日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者淵 夏, 孟玉發(fā), 遲 樊, 王冠青, 王平華, 平 袁, 青 謝 申請人:南車資陽機車有限公司