DF12型内燃机车微机控制装置说明书.doc

DF12型内燃机车微机控制装置说明书DF12机车微机控制装置是专为DF12机车优化设计研制的。该微机控制装置可完成以下功能:l 机车牵引特性控制功能l 机车防空转/滑行保护功能l 机车恒功/恒速控制功能（可选）l 机车海拔功率修正功能（可选）l 柴油机恒功率控制功能l 完成机车、柴油机、电气等系统的保护功能l 完成机车各系统的故障诊断、记录和显示功能1 物理参数外形尺寸：632368305mm机柜质量：约25kg安装要求：LCS32装置与车体之间用胶木板隔离安装方式：底部4个M880螺钉2 电气结构微机装置采用箱体结构。箱体分两部分：主箱体为LCS32微机插箱，下侧为风扇盒，是一种强迫风冷式结构。 箱体上端装有4个62芯矩形插座CNA-CND，风扇盒侧面装有1个7芯圆形插座作为风扇110V供电接口，以上6个插座是微机装置与机车线路的电气接口。2.1 LCS32插箱LCS32插箱采用17EL267插箱结构，共有8种9块插件，各插件插槽位置见插装置门盖内的插件位置表，8种插件的代号、图号、名称和插槽号的关系如下：代号 图号 名称 插槽号 17FE200A1 ZS30830000 开关电源插件 3 17FE910A1 ZS829218000 辅机控制插件 5、6(备用)17FE910A1 ZS829218000 柴油机调速插件 7、8（新车用）17FE840A1 ZS456340000 数字量输出插件 9（备用） 17FE840A1 ZS456340000 数字量输出插件 10 17FE830A1 ZS456330000 数字量输入插件 1117FE830A1 ZS456330000 数字量输入插件 12（备用） 17FE850B1 ZS456350C000 模拟量处理插件 13 17FE920A1 ZS829217000 信号变换插件 14（新车用） 17FE820A1 ZS456320A000 频率串口插件 16 17FE810A1 ZS456310A000 CPU插件 192.1.1 总线结构LCS32插箱内有一块背板或称底板，用以连接插箱内各种插件，其上的总线称为FE总线，对应槽117号，总线部分为1A24C，见下表：ABC1+5V+5V+5V2+5V+5V+5V3com5com5com54com5com5com5515V15V15V6+15V+15V+15V7com15com15com158DAT0DAT19DAT2DAT310DAT4DAT511DAT6DAT712ADR0ADR113ADR2ADR314ADR4ADR515ADR6ADR716SEL0SEL117SEL2SEL318IORCIOWC19XACKRB120INITRUN21WRBCLK22RD 23ILKOTILKIN24COM5COM5表中ILKIN和ILKOT为连锁信号，当所有插件都插上后，这条连锁路线才通，此时微机才能工作。下面是插槽1820的总线：ABC1+5V+5V+5V2+5V+5V+5V3com5com5com54com5com5com5515V15V15V6+15V+15V+15V7com15com15com158DAT0DAT19DAT2DAT310DAT4DAT511DAT6DAT712ADR0ADR113ADR2ADR314ADR4ADR515ADR6ADR716ADR8ADR917ADRAADRB18ADRCADRD19ADREADRF20DAT8DAT921DATA DATB22DATCDATD23DATE DATF24COM5COM525BHENADR10(接com)ABC26IORCIOWC27MRDCMWTC28XACKRB129INITRUN30RB2BCLK31ACLKRB332ILKOTILKIN33 ADR11所有的I/O插件及CPU、频率串口插件通过FE总线相互连接，进出LCS32箱的I/O信号及微机电源通过CNA、CNB、CNC、CND四个连接器与FE总线连接。2.3 风扇盒风扇盒位于LCS32箱下，给箱内各块插件提供强迫风冷。风扇插箱内有3台110V直流风扇，风向为吹入LCS32箱。风扇盒侧面装有1个7芯圆形插座作为风扇110V供电接口。3 插件说明3.1 CPU 插件该系统的中央处理器选用的MC68332，外部16MHz晶振。该系统设计的存储器分程序存储器(Flash,D1D2,1Mbytes),数据存储器(RAM,D20,512Kbytes), 后备电池存储器(BRAM,D24D25(27),12Mbytes)。程序存储器用于存储控制软件，可现场下载；数据存储器用于存储程序变量及系统堆栈等；后备电池存储器用于存放控制系统故障记录数据。串行通讯接口是由串行通讯控制器85C30和RS232电平转换接口来完成的。系统设计时，引入了多路地址/数据总线和多路总线数据缓冲器。3.2 频率串口插件该系统设计为16路频率量信号输入采集，2路可选择的RS232/RS422/RS485串行通讯接口。频率范围：10Hz10KHz幅值：过零信号（机车无源速度传感器） -15V+15V不过零信号（机车有源速度传感器） 0V15V通信接口:2路RS2322路RS485(带隔离)2路RS422(带隔离)可任选其中2路工作频率输入信号如下：（1）柴油机转速信号输入（2）电机转速信号输入3.3 数字量输入插件该插件有32个数字量输入通道。这些输入通道将110V的逻辑信号转换为5V的逻辑信号，可以由带有FE总线的微机监控。各输入通道与FE总线之间的接口电路有光电隔离。数字输入信号具体如下：（1）前进（2）后退（3）LC闭合（4）列车管风压（5）空转保护切除（6）TM1切除（7）TM2切除（8）TM3切除（9）TM4切除（10）TM5切除（11）TM6切除（17）恒速/恒功转换3.4 数字量输出插件该插件有1路PWM输出和12个低侧驱动器（输出吸入电流）用以在负端接通有关接触器和继电器的线圈电路:PWM励磁斩波输出:驱动电流6A，开关频率300Hz;12路数字输出: 驱动电流1A，开关频率1Hz;各数字量输出信号如下： （1）撒砂（2）磁场削弱1（3）磁场削弱2（4）柴油机停机（5）微机报警 一路PWM励磁斩波输出，调节励磁机励磁电流。3.5 模拟量处理插件模拟量输入插件有34路输入通道，7路温度输入，21路10V低压通道输入和6路110V高压通道输入。各模拟量输入信号如下： （1）高温水出口水温度（2）增压器机油进口压力（3）主发输出电压（4）1牵引电动机电枢电流（5）2牵引电动机电枢电流（6）3牵引电动机电枢电流（7）4牵引电动机电枢电流（8）5牵引电动机电枢电流（9）6牵引电动机电枢电流（10）直流辅发电压（11）主发励磁电压3.6 信号变换插件（新DF12用）该插件将7路电流传感器送出的电流型信号变换为电压型信号，再经滤波放大后送入模拟量处理插件进行处理。变换比例关系为204.8mA/5V。（1）1牵引电动机电枢电流（2）2牵引电动机电枢电流（3）3牵引电动机电枢电流（4）4牵引电动机电枢电流（5）5牵引电动机电枢电流（6）6牵引电动机电枢电流（7）主发输出电压3.7 柴油机调速板该插件的主要功能：根据司控器指令，控制步进电机正反转来调节柴油机转速，可以通过显示屏可以设置最高档位时确定步进电机的最大步数，以及步进电机的上升或下降时间。功能灯指示：LED6：CPU工作指示，闪烁频率10HZLED1LED3：步进电机A、B、C三相工作指示LED4：步进电机正转指示LED5：步进电机正转指示3.8 辅机控制插件（备用）该插件包括辅助发电机电压调整和辅机过压保护。电压调整功能使辅机电压稳定在110VDC2%，过压保护是指一旦辅机电压超过1252 V，立即进行切除保护动作，自动调整，使机车电路转为固定发电。4 微机工作原理框图插图1 LCS32微机工作原理框图5 电气参数5.1数字量信号：030V为逻辑“0” 55110V为逻辑“1”5.2模拟量信号：高压通道为0110V 低压通道为010V5.3频率量信号：1010000HZ5.4信号变换共10路：其中7路与1000A/200mA的电流传感器配用，特性是204.8 mA /5V；3路备用。5.5辅机过压保护值：125V2V5.6柜内电源参数 5V0.5% 5A 15V1.5% 2.2A6 使用注意事项A. 连接和卸下LCS32插箱之前，须先关断如下开关：1)蓄电池开关和微机电源开关；2)机车控制开关。B. 更换插件时须采取如下预防措施：1)严禁带电拔任何插件；2)在拔出插件前，手先摸一下接地外壳；3)卸下的插件须放在静电屏蔽袋内。C. 戴上接地手镯才能接触器件。7 安装使用方法在箱体底部有4个M857的安装孔，分别通过4个M880的螺钉安装在车体的胶木支架上（注意：LCS32箱与车体之间要求用胶木板实现电气隔离），具体安装尺寸参见附图一。机车上的信号线路通过CAN-CND四个62芯矩形插头及CNF一个20芯圆形插头与本微机箱对应的插座相连接，插入插头时要注意插头编号和插座编号一一对应，不能插错顺序，否则将导致烧毁箱内插件。8 故障判断与处理8.1 LCS32微机箱每块插件均装有1个CPLD指示灯，微机正常工作时CPLD指示灯应闪烁。若指示灯常亮，则插件本身故障。若指示灯常灭，则有两种可能，一是插件的确故障，二是插件本身仍能正常工作，仅仅是该指示灯(发光二极管)本身坏了。CPU插件装入之前，应确认拨码开关和跳线所处的位置正常。正常工作时CPU插件拨码开关和跳线位置应为：K1的1、4脚合，2、3脚断；跳线J4断开。系统正常工作时，CPU插件上的8个指示灯工作情况如下：1HL8HL 指示灯闪亮，系统软件工作正常9HL 指示灯闪亮，CPLD工作正常10HL 指示灯常亮，电源工作正常若机车控制系统出现故障，可先观察软件指示灯的工作情况，如果指示灯某一个或多个指示不正常，可以将系统进行重新复位处理。8.2 微机箱装车运行时，若辅助发电机不受控制，比如没电或电压偏高，或辅发开机自动开关跳闸，则可能是辅机控制插件发生故障，处理办法是更换辅机控制插件（备用，DF12微机箱没有加装此插件）。8.3 若总控开关合闸后微机箱不工作，可通过LCS32箱内电源插件(3#槽位)上的测试孔进行检查。检查其是否符合5V0.5% 、15V1.5%的指标，若是开关电源插件（FE200插件）有问题，则进行开关电源更换。8.4 如CDID显示主发电机电压偏高，机车功率不足，则有可能是主发电机电压传感器或信号变换插件有问题。如CDID显示主发电机功率过低，柴油机转速上不去，则有可能是主发电机电压传感器或牵引电动机电流传感器及信号变换插件有问题。8.5 如电源正常而微机不工作，则可能是LCS32机箱故障，即微机故障，应急处理方法：机车转入故障运行（油马达励磁）。8.6 LCS32微机故障及处理：8.6.1 若微机完全不能工作，则有可能是CPU有问题，更换上备用插件即可，注意更换CPU插件时应写好软件。8.6.2 若机车偶有空转撒砂现象发生，则可能是真空转，微机自动给以保护，属正常现象。若某个电机电流持续异常，如某电机电流偏低时，显示该电机电流过高，或电机电流高时，该电机电流震荡，则有可能是电机电流传感器有问题，应先检查及更换该电流传感器；若确认电流传感器正常，再检查相关电路。8.6.3 若微机控制箱控制的机车继电器如撒砂驱动、磁场削弱等继电器持续工作不正常，则应先检查该继电器及其线路，在确认正常的前提下，可更换相对应的数字输出插件。8.6.4 若某些信号如柴油机水温、机油压力信号持续显示不正常，而实际上该模拟量正常时，则应检查相应的传感器及其线路，在确认正常的前提下，可更换模拟量输入插件。8.6.5 若柴油机转速异常，引起机车工作不正常，则有可能是柴油机转速传感器有问题，应检查柴油机转速传感器及其线路，在确认正常的前提下，可更换频率串口板。8.6.6 若机车恒功励磁不正常如斩波管不能开通或总是满开通，则可能是励磁控制有问题，可更换数字输出板。 但从微机箱使用情况来看，未发生过因微机箱自身问题而出现的故障，一般的故障均因传感器及其线路所引起。遇到故障时一般应先从相应的外部传感器、继电器、接触器及其线路方面查起，在确认无误后，再考虑更换插件。9 简单的检查方法 a) 属于LCS32机箱内插件的故障，在地面请使用株洲所研制的32位微机专用测试台测试。 b) 微机电源开关闭合后微机系统不工作，可通过LCS32箱内电源插件(3#槽位)上的测试孔进行检查。检查其是否符合5V0.5% 、15V1.5%的指标，若是开关电源插件（FE200插件）有问题，则进行更换。c) 信号插件：（新车有此功能） 在43c与7b（地）间通204.8mA电流（电机1电流1024A）则42b应为5V，车上D1D显示TM1电流1024A。 在45c与7b（地）间通204.8mA电流（电机2电流1024A）则44b应为5V，车上D1D显示TM2电流1024A。 在47c与7b（地）间通204.8mA电流（电机3电流1024A）则46b应为5V，车上D1D显示TM3电流1024A。 在49c与7b（地）间通204.8mA电流（电机4电流1024A）则48b应为5V，车上D1D显示TM4电流1024A。 在51c与7b（地）间通204.8mA电流（电机5电流1024A）则50b应为5V，车上D1D显示TM4电流1024A。 在53c与7b（地）间通204.8mA电流（电机6电流1024A）则52b应为5V，车上D1D显示TM6电流1024A。 在55c与7b（地）间通204.8mA电流（牵引电机磁场电流1024A）则54b应为5V。 d)辅机插件（DF12微机箱没有此功能）地面测试，搭接如下插图5电路，当电压反馈端31a和励磁高压端55a接110V+, 37a接110V , 当V反从112V110V107V变化时，V0应按图4变化。若调整31a至125V2V，则过压保护开关40b42b接通。插图4 插图510 环境条件海拔高度 2500m工作温度 -25+70空气湿度 90%倾斜度 10耐振：适应纵、横、垂直三方面，150HZ，10m/s2耐冲击 30m/s2装在能防雨、雪、风沙车体内11 箱体对外接线表CNA:A1110V(-)步进电机电源A2A3A4撒砂驱动A5+110V输入(微机电源用)A6DRVAA7DRVBA8磁场削弱1A9警铃驱动(常闭)A10+110V输入(微机电源用)A11DRVCA12A13磁场削弱2A14A15110V地(微机电源用)A16+110V (供步进电机驱动板用)A17A18A19A20110V地(微机电源用)A21+110V (步进电机电源)A22A23柴油机停机A24-XC返回(110V地)A25A26A27A28+XC电源输入(110V)A29A30A31“LC”闭合A32A33恒功/恒速转换A34A35A36前进A37TM1切除A38A39A40励磁电源(110V)A41后退A42TM2切除A43A44A45主发励磁PWM驱动A46列车管风压A47TM3切除A48A49A50主发励磁PWM驱动返回(110V-)A51空转保护切除A52TM4切除A53A54A55A56司控信号1A57TM5切除A58A59A60A61司控信号2A62TM6切除CNB:B1B2B3B4+15VB