DF12型内燃机车微机控制装置说明书

DF12 型内燃机车 微机控制装置说明书 1 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 机车牵引特性控制功能 机车防空转 滑行保护功能 机车恒功 恒速控制功能 可选 机车海拔功率修正功能 可选 柴油机恒功率控制功能 完成机车 柴油机 电气等系统的保护功能 完成机车各系统的故障诊断 记录和显示功能 1 1 物理参数物理参数 外形尺寸 632 368 305mm 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 M8 80 螺钉 2 2 电气结构电气结构 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 12 1 LCS32LCS32 插箱插箱 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 2 代号 图号 名称 插槽号 17FE200A1 ZS308 300 00 开关电源插件 3 17FE910A1 ZS829 218 000 辅机控制插件 5 6 备用 17FE910A1 ZS829 218 000 柴油机调速插件 7 8 新车用 17FE840A1 ZS456 340 000 数字量输出插件 9 备用 17FE840A1 ZS456 340 000 数字量输出插件 10 17FE830A1 ZS456 330 000 数字量输入插件 11 17FE830A1 ZS456 330 000 数字量输入插件 12 备用 17FE850B1 ZS456 350C 000 模拟量处理插件 13 17FE920A1 ZS829 217 000 信号变换插件 14 新车用 17FE820A1 ZS456 320A 000 频率串口插件 16 17FE810A1 ZS456 310A 000 CPU 插件 19 2 1 12 1 1 总线结构总线结构 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 1 17 号 总线部分为 1A 24C 见下表 ABC 1 5V 5V 5V 2 5V 5V 5V 3com5com5com5 4com5com5com5 5 15V 15V 15V 6 15V 15V 15V 3 7com15com15com15 8DAT0DAT1 9DAT2DAT3 10DAT4DAT5 11DAT6DAT7 12ADR0ADR1 13ADR2ADR3 14ADR4ADR5 15ADR6ADR7 16SEL0SEL1 17SEL2SEL3 18IORCIOWC 19XACKRB1 20INITRUN 21WRBCLK 22RD 23ILKOTILKIN 24COM5COM5 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 18 20 的总线 ABC 4 1 5V 5V 5V 2 5V 5V 5V 3com5com5com5 4com5com5com5 5 15V 15V 15V 6 15V 15V 15V 7com15com15com15 8DAT0DAT1 9DAT2DAT3 10DAT4DAT5 11DAT6DAT7 12ADR0ADR1 13ADR2ADR3 14ADR4ADR5 15ADR6ADR7 16ADR8ADR9 17ADRAADRB 18ADRCADRD 19ADREADRF 20DAT8DAT9 21DATA DATB 22DATCDATD 5 23DATE DATF 24COM5COM5 25BHENADR10 接 com ABC 26IORCIOWC 27MRDCMWTC 28XACKRB1 29INITRUN 30RB2BCLK 31ACLKRB3 32ILKOTILKIN 33 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 32 3 风扇盒风扇盒 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 3 插件说明插件说明 3 13 1 CPUCPU 插件插件 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 D1 D2 1Mbytes 数据存储器 RAM D20 512Kbytes 后备 电池存储器 BRAM D24 D25 27 1 2Mbytes 程序存储器用于存储控制软件 6 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 23 2 频率串口插件频率串口插件 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 10Hz 10KHz 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 0V 15V 通信接口 2 路 RS232 2 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 33 3 数字量输入插件数字量输入插件 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 7 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 43 4 数字量输出插件数字量输出插件 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 8 一路 PWM 励磁斩波输出 调节励磁机励磁电流 3 53 5 模拟量处理插件模拟量处理插件 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 63 6 信号变换插件 新信号变换插件 新 DF12DF12 用 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 9 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 柴柴油油机机调调速速板板 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 10HZ LED1 LED3 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 83 8 辅机控制插件 备用 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 110VDC 2 过压保护是指一旦辅机电压超 过 125 2 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 4 微机工作原理框图微机工作原理框图 10 MC68332 逻辑译码 FLASH 1MB RAM 512KB BRAM 1 2MB BCLK 在线下载 串口通信 控制 数字输入 测试 输入隔离 32路数字输入 数字输出 驱动 输出隔离 12路数字输出 励磁输出 驱动 输出隔离 PWM输出 串口通信 切换 串口通信频率检测 COM1 COM215路频率量输入 A D转换 24路 模拟输入 4路 模拟输出 模拟 采集 模拟 输出 电源板 110V 5V 15V BUS 信号 变换 7路 电流信号 插图 1 LCS32 微机工作原理框图 5 5 电气参数电气参数 5 15 1 数字量信号 0 30V 为逻辑 0 55 110V 为逻辑 1 5 25 2 模拟量信号 高压通道为 0 110V 低压通道为 0 10V 5 35 3 频率量信号 10 10000HZ 5 45 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 55 5 辅机过压保护值 125V 2V 5 65 6 柜内电源参数 5V 0 5 5A 15V 1 5 2 2A 6 6 使用注意事项使用注意事项 11 A A 连接和卸下连接和卸下 LCS32LCS32 插箱之前 须先关断如下开关 插箱之前 须先关断如下开关 1 1 蓄电池开关和微机电源开关 蓄电池开关和微机电源开关 2 2 机车控制开关 机车控制开关 B B 更换插件时须采取如下预防措施 更换插件时须采取如下预防措施 1 1 严禁带电拔任何插件 严禁带电拔任何插件 2 2 在拔出插件前 手先摸一下接地外壳 在拔出插件前 手先摸一下接地外壳 3 3 卸下的插件须放在静电屏蔽袋内 卸下的插件须放在静电屏蔽袋内 C C 戴上接地手镯才能接触器件 戴上接地手镯才能接触器件 7 7 安装使用方法安装使用方法 在箱体底部有 4 个 M8 57 的安装孔 分别通过 4 个 M8 80 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 8 故障判断与处理故障判断与处理 8 18 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 12 系统正常工作时 CPU 插件上的 8 个指示灯工作情况如下 1HL 8HL 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 28 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 38 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 5V 0 5 15V 1 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 48 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 58 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 68 6 LCS32 微机故障及处理 8 6 18 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 28 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 13 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 38 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 48 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 58 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 68 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 9 简单的检查方法简单的检查方法 a 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 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 5V 0 5 15V 1 5 的指标 若 是开关电源插件 FE200 插件 有问题 则进行更换 c c 信号插件 新车有此功能 14 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 d 辅机插件 辅机插件 DF12DF12 微机箱没有此功能 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 112V 110V 107V 变化时 V0 应按图 4 变化 若调整 31a 至 125V 2V 则过压保护开关 40b 42b 接通 15 辅机控制插件 Vo1K 6W 110VV反 31a 55a 37a 40b42b V反 110V Vo t t 插图 4 插图 5 1010 环境条件环境条件 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 1 50HZ 10m s2 耐冲击 30m s2 装在能防雨 雪 风沙车体内 16 1111 箱体对外接线表箱体对外接线表 CNA CNA A1110V 步进电机电源A2 A3A4撒砂驱动 A5 110V 输入 微机电源用 A6 DRVA A7 DRVB A8磁场削弱 1 A9警铃驱动 常闭 A10 110V 输入 微机电源用 A11 DRVC A12 A13磁场削弱 2A14 A15110V 地 微机电源用 A16 110V 供步进电机驱动板用 A17A18 A19A20110V 地 微机电源用 A21 110V 步进电机电源 A22 A23柴油机停机A24 XC 返回 110V 地 A25A26 A27A28 XC 电源输入 110V A29A30 A31 LC 闭合A32 A33恒功 恒速转换A34 A35A36前进 A37TM1 切除A38 A39A40励磁电源 110V A41后退A42TM2 切除 A43A44 A45主发励磁 PWM 驱动A46列车管风压 A47TM3 切除A48 A49A50主发励磁 PWM 驱动返回 110V A51空转保护切除A52TM4 切除 A53A54 A55A56司控信号 1 A57TM5 切除A58 A59A60 A61司控信号 2A62TM6 切除 17 CNB CNB