7200kW电力机车网络控制系统.ppt

7200千瓦电力机车网络控制系统的研制：技术支持部，2009年4月2日。主要内容：1 .机车网络控制系统概述2。网络控制系统的组成，部件3的特点。网络系统的控制功能。部件外部尺寸和安装要求5。维护工具3。1.机车网络控制系统概述。7200千瓦货运电力机车车载网络控制系统采用符合IEC61375标准的基于DTECS CS网络控制平台的微机网络控制系统。MVB用于各种电子控制系统的数据交换，而WTB用于在重联牵引期间主机车和从机车之间的数据交换。完成机车信息管理、功能控制、故障诊断、信息显示和事件记录等主要功能。网络控制系统采用列车级和车辆级控制，列车控制级采用WTB有线列车总线，车辆控制级采用MVB多功能车辆总线。网络控制系统采用分布式采集和执行，中央政府集中控制和管理的模式。它由WTB/MVB网关模块GWM、车辆控制模块VCM、事件记录模块ERM、数字量输入输出模块DXM、数字量输入模块DIM、模拟量输入输出模块AXM、智能显示装置IDU等组成。它与变速器控制单元TCU、辅助变矩器控制单元ACU、制动控制单元BCU等进行通信。穿过MVB。车载网络控制系统的结构如下图所示：网络处于实验室结构，7、VCM、ERM、8、模块内部结构，9。由于模块化设计，系统结构非常灵活，但它减少了系统的布线距离，易于扩展。图中缩写的含义：中央控制单元CCU(VCM2，GWM1，ERM1)司机室输入输出单元CIO(DXM1，DIM1，AXM1)机间输入输出单元MIO(DXM6，DIM1)，10，11，多功能车辆总线MVB是专为铁路机车(车辆)设备互联开发的高可靠性、强实时性现场总线，具有以下五个特点：多功能车辆总线MVB，1)数据传输波特率1.5兆位/秒，信号采用双向l-1编码2)采用8位循环冗余校验方法；12、3)物理层支持三种传输介质，传输通道可以配置为冗余或非冗余方式，支持冗余通道的自动切换。4)通过设置总线中继器，网络拓扑可以是总线型、星型或混合型，每个总线段内互连设备的最大数量可以达到32个；5)数据链路层支持三种基本的数据传输模式：过程数据、消息数据和监控数据。WTB线列车总线WTB线列车总线是一种高可靠性和实时性的现场总线，专门为铁路车辆的重新连接而开发。它特别适用于需要动态编组的开放式列车(也适用于需要固定编组的封闭式列车)。它有以下七个特点：14、1)根据传输波特率，信号采用双向L型差分曼彻斯特编码，数据帧格式为HDLC；2)采用16位循环冗余校验方法；3)物理层采用变压器耦合双绞线屏蔽线，传输通道可配置冗余或非冗余，无中继器传输距离可达860米(22辆车或32个节点)；15，4)当采用冗余设计时，如果一组正在运行的列车总线出现问题，网关可以自动控制切换到另一组工作。5)网络拓扑是简单的总线结构，便于车辆之间的布线；6)具有列车初始运行功能，支持列车动态编组；7)数据链路层支持两种基本的数据传输模式：过程数据和消息数据；WTB/MVB网关模块GWM每个机车配备一个WTB/MVB网关模块GWM，位于机房内。WTB/MVB网关模块GWM通过多功能车辆总线MVB(ESD)与车辆控制模块VCM通信。17、WTB/MVB网关模块GWM是TCMS实现机车重联运行的核心模块，具有以下功能：1)列车级过程控制：执行牵引/制动控制等一系列与机车重联运行相关的控制功能；2)列车总线管理：与管理者、18、WTB/MVB网关模块GWM主接口、19、车辆控制模块VCM，每台机车配备2个车辆控制模块VCM，位于机房内，车辆控制模块VCM通过多功能车辆总线MVB(ESD)与其他设备通信。20，车辆控制模块VCM是TCMS的核心模块，具有以下功能：1)车辆级过程控制：执行一系列控制功能，如牵引/制动控制、气电联合控制、超速保护和空调顺序启动；2)公交车辆管理：具备MVB多功能公交车辆管理能力，可移交主权。3)数据通信：与TCMS系统其他设备和TCMS以外的智能设备进行数据交换。21、车辆控制模块的VCM主接口、22、中央处理器板功能框图、23、面板上的调试接口X9、RS-232通信标准调试接口，可以直接与计算机的串口通信。请注意，VCM模块的串行端口使用RJ-45连接器，而不是标准的DB9连接器。通用串行总线接口面板上的通用串行总线接口是X8，提供通用串行总线1.1标准主机接口。外部可连接u盘等存储设备完成程序转储。24、以太网接口：面板上的以太网接口为X10，提供10/100米自适应以太网通信。可以用来下载程序和固件。工业以太网专用的M12连接器可用于网络数据传输。MVBInterface通信接口面板上的MVB接口为X4和X5，采用国际标准车辆总线标准。25，事件记录模块ERM。每台机车配备一个事件记录模块ERM，位于机房内。事件记录模块ERM通过多功能车辆总线MVB获得所有功能完整的数据。事件记录模块ERM是TCMS完成故障诊断、数据记录和转储的核心模块。它具有以下功能：1)故障诊断：完成车载故障诊断功能，并通过IDU向驾驶员报告；2)数据记录：记录驾驶员操作数据、故障数据和事件数据，以具体化车辆控制模块VCM的故障数据；3)数据转储：通过车载信息网络(工业以太网)下载记录的数据，供便携式维护工具进行分析。27、事件记录模块ERM主界面、28、数字量输入输出模块DXM每台机车配备8个数字量输入输出模块DXM，分别安装在司机室和机械室。数字量输入和输出模块DXM通过多功能车辆总线MVB(ESD)与车辆控制模块VCM交换数据。29岁。数字量输入输出模块DXM实现了数字量信号的采集、输入和控制输出，具有以下功能：1)输入信号采集：将车辆之间的电信号转化为控制信号，通过列车控制网络传输给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能；2)控制信号输出：将网络控制信号转换成电信号，控制指示灯、继电器等设备；3)设备地址输入：设备地址通过外部跳线配置，维护过程非常简单。30，数字输入和输出模块DXM主接口，31，32，数字输入通道数：16逻辑“0”电压范围：0-49VDC逻辑“1”电压范围：58-110VDC数字输出通道：8通道类型：金属氧化物半导体场效应晶体管*6继电器*2额定负载：1A/110VD(金属氧化物半导体场效应晶体管)0.5A/110VDC(继电器)短路保护：3A，33，模拟输入和输出模块AXM每个机车配备两个模拟输入和输出模块AXM，它们是数字输入和输出模块DXM通过多功能车辆总线MVB(ESD)与车辆控制模块VCM交换数据。模拟输入输出模块AXM实现模拟信号的采集输入和控制输出，具有以下功能：1)输入信号采集：将车辆之间的电信号转换为控制信号，通过列车控制网络传输给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能；34，2)控制信号输出：将网络控制信号转换成电信号，以控制仪表等设备。AXM硬件系统的结构主要包括：中央处理器子系统；(2) MVB通信子系统；模数采集系统数模输出系统；(5)电源子系统；AXM模块的主要接口和参数，36，输出接口通道数量：4个电压类型范围：0-10VDC电流类型范围：0-20mA精度：1%，37。数字量输入输出模块DIM每台机车配有3个数字量输入模块DIM，分别安装在驾驶室和机械室内。数字量输入模块DXM通过多功能车辆总线MVB(ESD)与车辆控制模块VCM交换数据。38、数字量输入模块DIM功能：1)输入信号采集：将车辆之间的电信号转换成控制信号，并通过列车控制网络将控制信号传输给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能；2)设备地址输入：设备地址通过外部跳线配置，维护过程非常简单。数字输入通道数：24逻辑“0”电压范围：0-49VDC逻辑“1”电压范围：58-110VDC智能显示单元IDU每辆机车配有两个智能显示单元IDU，分别位于两个司机室。智能显示单元IDU通过多功能汽车总线MVB(ESD)与其他设备通信。IDU智能显示装置是TCMS列控诊断系统的终端设备，是司机和维修人员操作机车的窗口。42.1)列车信息显示：向车辆驾驶员和维修人员提供车辆综合信息、各设备的工作状态、故障信息的集成和处理等功能；2)参数设置：更改和设置车轮直径值、列车重量、车站、时间和日期等参数；3)模拟试验：在静态条件下，模拟车辆行驶，对牵引制动系统相关部件进行模拟试验；IDU功能，43，IDU智能显示装置结构，44，1，机械尺寸315*250*81.12，重量4.5kg3，工作电源工作电压：DC77VDC133.5V4，环境温度-25 45 5，冷却方式自然风冷6，通讯接口MVB，CAN(监控预约)，技术参数，45，显示器各接口功能块分布图，46，显示接口，47，显示接口，48，显示接口，49，显示接口根据特征曲线和牵引力的上升/下降斜率等。牵引力/制动力分配控制根据每个动力轴和转向架的不同情况修改由特性控制计算的设定扭矩。顺序控制可以根据节点数确定机车的不同状态。节点号是所有系统处理器(中心站)的参考号，可以清楚地定义机车运行过程。顺序控制还可以执行各种保护功能，例如，只有在顺序控制到达相应的节点或状态后才能关闭。机车逻辑控制包括操作端控制、方向选择、牵引操作逻辑解锁控制、停止和改变端控制、撒沙控制等。主电路控制受电弓控制、主断路器控制、网络电压监控、变压器监控等。辅助系统控制包括辅助系统的启动和停止控制、辅助系统的接触器控制、辅助系统变频水平的计算和控制、辅助系统的故障切换、压缩机的控制等。防转/滑行控制防转/滑行控制是指根据当前实际动力轴状态控制牵引力/制动力输出的大小，从而减少怠速/滑行对车辆的不利影响。气电联合控制气电联合是指为了减少车轮磨损和节约电能，优先采用电制动，并对气制动进行补偿以满足列车制动要求的行为。重联运行控制软件的设置可以实现三台机车的重联、命令的传输和重联状态信息(包括故障信息)通过WTB的反馈，甚至不需要保证前后机车的协调运行。54、当机车通过分相区时，牵引力可迅速稳定地降至0，且“主要故障”被打破，分相前的牵引运行状态在通过后自动恢复由于轨道条件和其他原因，一台牵引电机无法达到所需的牵引力。轴重转移补偿功能将增加机车其他牵引电机的扭矩，以达到所需的牵引力。然而，每个牵引电机能够产生的最大扭矩应该限制在其最大设计扭矩值。手动轮径修正功能：只有当机车静止时，才能通过密码输入参考轮径。56、低机车速度控制；恒速功能仅在方向手柄处于“向前”位置时起作用，恒速功能不支持“向后”操作。为了激活恒速模式，应完全满足以下条件：(1)主控制器在“牵引”区域，不在“零”位置或“制动”区域；(2)无空气制动；(3)无牵引封锁；(4)输入了有效的列车重量。57、牵引和制动条件下的牵引电机电流最大极限控制功能；在牵引和制动条件下，网络控制系统和牵引控制系统具有控制牵引电机最大电流的功能。没有人处于警戒和控制之下；当控制部分未激活或控制部分长时间激活时，报警装置将报警，并通过启动惩罚制动或启动列车自动停止阀自动制动。58、冗余控制功能：确保工作单元出现故障时自动转换。控制系统使用两个CCU，WTB/MVB通过自己的两个通道实现冗余，重要的I/O使用双拷贝。冗余切换过程将在足够的时间内完成。MVB采用热备用工作模式。在单路径故障的情况下，它可以自动切换，在切换过程中具有短的保护动作。59，2，保护功能列车级保护列车级保护是指使所有列车受到保护的动作，主要包括紧急制动、牵引闭锁和电制动力闭锁。车级保护车级保护是指使该段车辆受到保护的动作，主要包括：电池欠压保护、牵引封锁、电制动力封锁、变频器封锁、变频器封锁、HVB断线、PANTO下降、功率限制、启动联锁。60、元件级保护元件级保护是指使各设备进行保护的动作，一般由各设备完成，主要包括：电机组牵引封锁、电机组制动力封锁、电机组脉冲封锁和电机组功率限制。对于监控功能的每个驾驶室的正常运行，至少应显示以下信息：一般故障；怠速/滑行状态；悬链线电压；机车运行状况。62岁。监控设备必须监控以下状态：MVB设备状态：MVB设备状态应根据实际情况显示在机车显示屏上，信号名称、拓扑位置和状态量清晰；机车运行数据：重要的机车数据根据实际情况实时显示在机车显示屏上。司机操作说明：MVB机车运行控制相关的司机操作说明实时显示在机车显示屏上，清晰显示有效运行过程和无效运行的因果关系。驾驶室内显示的信息应尽可能显示在微机显示屏上，不同类型的信息应通过颜色进行区分。微