ZY5000-2型说明书V2.0

1、ZY5000-2型微机控制系统使用说明书（V2.0)武 汉 正 远 铁 路 电 气 有 限 公 司WuHan Zheng Yuan Railway Electric Co.LTD.2007年 V2.0 安装、使用产品前，请阅读使用说明书目 录一 公司简介1二 概述1三 主要技术参数1四 系统构成2五 主要功能特点21 主要控制功能22 主要故障诊断及保护功能33 系统特点4六 系统说明41 微机屏42 SCM板组件83 GPS接收装置8七 微机屏对外接口8八 重要说明13九 有关微机方面简单故障判断与处理13 ZY5000-2微机控制系统使用说明书 V2.0 一 公司简介武汉正远铁路电气有限公

2、司是铁道部定点生产机车配件的厂家之一，公司产品涉及控制、变流、通讯等多种领域。公司拥有一个由博士后、博士为学术带头人的强大的科研开发力量，能根据用户的要求设计各种控制功能的产品。公司从事研制、生产机车微机控制系统多年，积累了相当丰富的经验，先后生产了各种类型的励磁调节器、ZY2000、ZY5000、ZY8000、ZY9000系列的车载微机控制系统和各种容量的逆变器。其中适合多种车型的ZY2000微机控制系统已在全国几十个机务段的五百多台机车上使用，其可靠的性能深受用户好评；采用先进的网络控制技术而设计的ZY9000微机控制系统已成功运用于兰州局的高速动车组；同样是采用网络控制技术的ZY8000

3、微机控制系统现已可靠运用于越南铁路。二 概述随着计算机技术的高速发展，网络技术的成熟，微机控制在机车上运用越来越广泛。机车在采用微机控制后，不但能提高机车的性能，而且可以降低运用费用。ZY5000-2型微机控制系统是我公司在总结ZY2000、ZY5000、ZY8000、ZY9000等系列微机经验的基础上开发出的新一代车载微机控制系统，具有功能齐全、操作简便、控制效果好、功能易于扩展等特点。该微机系统包括微机屏、彩色液晶显示屏、滤波组件、SCM板组件、全球卫星定位GPS接收装置等三部分。三 主要技术参数1 电气参数1) 数字量输入信号：0-30V为逻辑“0” 40V-110V为逻辑“1” 2)

4、控制输出： -110V/1A 3) 励磁斩波输出： -110V/8A 4) 模拟量信号：低压通道0-10V，高压通道0-110V 5) 辅机电压控制值：110V±2V,过压保护125±5V 6) 微机电源参数： 5V±0.5%，3.5A ±15V±1.5%，2.2A ±24V（-5%-+10%)，4A 7) 微机供电电源： 70V-140VDC，10A2 适应环境海拔高度：<3500m；环境温度：-25+70，允许在-40环境中存放；相对湿度：90%；耐振性、耐冲击：符合TB/T1394-93；装在能防雨、雪、风砂车体内；当使用

5、条件不符合上述要求时需另行协商。3 微机屏外形尺寸：（长×宽×高)533×330×305mm 安装尺寸：详见附图一。 对外接插件：插座AMP 211580-2，插头AMP 208334-2。 重量：20Kg4 SCM板组件外形尺寸：（长×宽×高)304×236×50mm安装尺寸：274×206 mm 4-10，详见附图二。5 GPS接收装置外形尺寸：（长×宽×高)340×190×90mm安装尺寸：315×120mm 4-11，详见附图三。6 显示屏外形尺寸

6、：（长×宽×高)310×250×82mm安装尺寸：295×180mm 4-11，详见附图四。四 系统构成微机柜中的微机屏是该系统的核心部件，主要完成各种检测、控制功能。它包括辅助发电控制模块、恒功模块。模块之间相互独立，不会由于一个模块的故障而影响其他模块，微机屏内部取消传统的并行总线，取而代之的是国际通用的CAN总线，具有极高的可靠性。微机屏所需要的各种模拟量来自传感器及微机屏内部的信号调理板,所需要的各种开关量直接来自机车。ZY5000-2微机系统的组成框图如下图：五 主要功能特点1 主要控制功能1) 恒功率控制：在不同的柴油机转速下，控制

7、主发电机运行在规定特性曲线上，保证机车柴油机的合理利用。与以往内燃机车的油马达励磁系统相比，不仅有着明显的节能效果，具有良好的经济效益，而且解决了机车启动及运行过程中的平稳操作问题。恒功模块微机屏外部CAN通讯板2驱动板电压调整板频率量板开关量板模拟量板内部CANSCM板组件信号调理板调速板主控板本车显示屏1本车显示屏2GPS接收装置电源板传感器开关量输入输出频率量开关量压力及0-5V信号温度电流0-110V信号2) 电阻制动控制：在不同的柴油机转速下，实现对牵引电机的励磁电流和制动电流的恒流、限流控制。3) 辅助发电机励磁电流的控制：通过不断调整辅助发电机的励磁电流，使辅助发电机发出的电压稳

8、 定在直流110V±2V的范围内。4) 柴油机调速控制：通过检测手柄位信号，控制步进电机的正、反转，从而实现柴油机调速。5) 磁场削弱控制。6) 根据机车空转/滑行程度，自动进行撒砂、降功等。2 主要故障诊断及保护功能系统通过传感器检测机车电气系统的电压、电流、频率信号与软件设计规范要求的阀值进行比较。如果检测到的参数超限，微机根据故障类别及严重程度不同，产生相应的保护动作：微机报警、撒砂、柴油机减功、柴油机卸载、柴油机停机等。主要的保护功能有：1) 主发电机过压、过流保护：当主发电机电压1100V或主发电机电流7500A时，机车卸载，故障显示并记录，微机报警指示灯亮。2) 牵引电动

9、机过流保护：当某位牵引电动机电流1500A时，机车卸载，故障显示并记录，微机报警指示灯亮。3) 电机磁场电流过流保护：当电机磁场电流840A时，机车卸载，故障显示并记录，微机报警指示灯亮。4) 接地漏电流保护：当接地漏电流950mA时，机车卸载，故障显示并记录，微机报警指示灯亮。5) 制动电流过流保护：当制动电流740A时，机车卸载，故障显示并记录，微机报警指示灯亮。6) 防空转/滑行控制：微机检测并比较各牵引电动机转速，根据其转速差值的大小及电机电流分配系数来判断是否发生了空转/滑行，并根据空转/滑行的程度采取撒砂、降功的措施来防止和消除空转/滑行。7) 柴油机超速保护：当柴油机转速1130

10、r/min时，柴油机停机。故障显示并记录，微机报警指示灯亮。8) 牵引电动机超速保护：当牵引电动机转速2500r/min时，且电流分配系数大于30%时，机车卸载，故障显示并记录，微机报警指示灯亮。9) 增压器超速保护。10) 机油压力低保护。11) 燃油压力低保护。12) 牵引电机切除保护，每切一台降功1/6；13) 辅助发电机过压保护。3 系统特点本系统采用先进的网络技术，利用总线数据通讯方式，很容易实现系统的功能扩展，如增加语音报警提示模块、轴温检测与保护模块、轮缘润滑模块等，只需要把各功能模块通过现场总线与系统机车总线连接，即可共享系统的各种信息和资源，完成各种扩展功能。六 系统说明现将

11、本系统的微机柜、SCM板组件、GPS接收装置分别介绍如下：1 微机屏微机屏采用美国GE公司标准机箱，由4个62芯接插件实现与机车的连接。机箱门的内侧装有4个簧片，它可以在机箱门关上后压紧里面所有的印制板，以防止接触不良。机箱上有2个锁并有螺丝锁紧，每次打开机箱前，请将螺丝逆时针方向松开后再打开。机箱内共有15块印制板，但印制板种类只有12种，代号相同的印制板可以互换。每种印制板具有不同的防插错装置以防止插件插错位置而烧损插件。在机箱门的里面贴有各个插件的名称，在插入插件前请注意核对插件名称。微机屏插件位置布置如下:ZY5002021ZY500203ZY500204ZY500204ZY50020

12、5ZY500205ZY500206ZY700105ZY700106ZY700107ZY500207ZY500207ZY700109ZY500208ZY500209CN1CN2CN3CN4CN5CN6CN7CN8CN9CN10CN11CN12CN13CN14CN15CN16CN17CN18CN19CN201) 电源板1（CN2)，代号ZY500202 电源板1用来向机车上的电流传感器及压力传感器提供±24V电源。2) 电源板2（CN4)，代号ZY500203 电源板2用来向机车上的SCM板组件、电压传感器提供±15V电源以及向微机自身提供+5V、±15V电源。3)

13、调速板（CN6)，代号ZY500204两块完全相同的电路板均用来控制步进电机，从而实现柴油机的有档无级调速，并互为备份，通过电器柜上的“TSK”进行切换。本板工作原理为：检测司控器送来的四个调速信号进行编码，从而确定手柄位置并实现柴油机调速。此外，可通过显示屏进行调速器型号、最大步数、升速时间、降速时间等参数的设置。4) 电压调整板（CN7、CN8)，代号ZY500205两块完全相同的电路板均用来控制辅助发电，并互为备份，通过电器柜上的“FDK”进行切换。本板工作原理为：根据辅助发电机反馈电压来控制辅助发电机励磁绕组电流，从而使辅发电压稳定在110V±2V的范围内。该模块并能实现辅助

14、发电过压保护，当辅助发电超过125+5V时，自动切断辅助发电以确保控制及辅助回路安全。在CN7、CN8上有一拨码开关，分别标有1、2、3以及ON等字符，将拨码开关拨至ON一边表示“ON”，否则为OFF，通过拨码开关的运用可进行过压试验，现将拨码开关运用介绍如下：拨码开关内 容123OFFONON过压试验ONONON过流试验警告：正常情况下，拨码开关必须均在“OFF”位！CN7、CN8印制板上均设有显示运行状态的指示灯，其中LED1为绿色，LED2、LED3为红色。控制板在运行过程中，打开微机屏盖板，通过指示灯可以清楚地观察控制板是否正常工作。警告：控制板在工作过程中，严禁拔出控制板，否则将烧损

15、印制板！在正常情况下，只有LED1亮，如有其他灯亮则表示有故障，具体说明如下： LED2亮：控制板上的CMOS管T3或T4击穿； LED3亮：辅助发电过压；LED2、LED3同时亮：110V电压反馈线断或者励磁回路出现故障，但如果在停机状况下亮并不表示故障。一旦出现故障，只有断开“辅助发电”琴键开关后才能解锁（不可恢复的故障除外)。当机车在运行过程中出现辅助发电故障，这时应先断开操纵台上的“辅助发电”琴键开关，在确认外部线路无误的情况下，将电器柜内“FDK”掷“备用位”后再闭合“辅助发电”琴键开关即可正常发电。5) 恒功控制模块恒功控制模块主要完成机车的牵引、制动工况下各种控制功能。恒功控制模

16、块由以下插件组成：a) 驱动板（CN9)，代号ZY500206驱动板包括8路110V-驱动、8路开关量输入、1路励磁斩波。其接受主控板的信号来实现驱动、斩波控制。同时将检测到的开关量信息送往主控板进行处理。8路110V-驱动分别为：微机励磁驱动、磁场削弱驱动、停机驱动、空转指示灯驱动、微机报警指示灯驱动、撒砂阀驱动、二级制动、1路备用。8路开关量输入分别为：曲轴箱超压、空气制动、柴油机工作、1#滤清器阻塞、2#滤清器阻塞、3路备用。1路励磁斩波为：恒功励磁斩波。为了减小微机柜的功耗，在驱动部分的电路特将110V变换成12V进行控制。该电源采用功能齐全的芯片进行控制，具有可靠的过压、过流、短路保

17、护功能。该控制板的驱动部分设有过流保护电路，可以避免当外部线路接线错误时而烧损印制板。另外，控制板上还设有指示灯，指示灯有规律闪烁，表示正常工作时，指示灯无规律闪烁时，表示有故障。b) 开关量板（CN10)，代号ZY700105 开关量板可以检测16路110V开关量信号，并将检测到的开关量信息送往主控板进行处理。检测的开关量包括：牵引、制动、自负荷、ZC闭合、LC闭合、0位、1-6#电机切除、4路备用。该控制板检测的开关量信号可以是正，也可以是负，当然这必须通过改变印制板上的接口才能实现。另外，控制板上还设有指示灯，指示灯有规律闪烁，表示正常工作时，指示灯无规律闪烁时，表示有故障。c) 信号调

18、理板1（CN12)，代号ZY700106信号调理板1检测以下信号：1-6#电机电流、牵引电机磁场电流、柴油机高温水进口温度、柴油机机油进口温度、柴油机机油出口温度、柴油机高温水出口温度、热交换器出口水温度、柴油机中冷水进口温度、柴油机中冷水出口温度。该控制板将以上信号转换成0-5V信号送往信号模拟量板进行处理。d) 信号调理板2（CN13)，代号ZY700107信号调理板2检测以下信号：主发电压、接地漏电流、+24V、-24V、LCP高端电压、LCP滑动端电压、励磁机输出电压（牵引时)。该控制板将以上信号转换成0-5V信号送往信号模拟量板进行处理。e) 模拟量板1（CN14)，代号ZY5002

19、07模拟量板1可以检测16路0-5V信号和2路频率量信号。其接受信号调理板送来的0-5V信号，同时检测柴油机转速信号，并将检测的信息送往主控板进行处理。该控制板检测以下信号：1-6#电机电流、牵引电机磁场电流、主发电压、柴油机高温水进口温度、柴油机机油进口温度、柴油机机油出口温度、柴油机高温水出口温度、热交换器出口水温度、柴油机中冷水进口温度、柴油机中冷水出口温度。另外，控制板上还设有指示灯，指示灯有规律闪烁，表示正常工作时，指示灯无规律闪烁时，表示有故障。e) 模拟量板1（CN14)，代号ZY500207模拟量板2和模拟量板1一样可以检测16路0-5V信号和2路频率量信号。且CN14与CN1

20、5可以进行互换。其接受信号调理板送来的0-5V信号和外部的压力传感器送来的0-2V压力信号，并将检测的信息送往主控板进行处理。该控制板检测以下信号：主发电机磁场电流、励磁机磁场电流、接地漏电流、励磁机输出电压（牵引时)、励磁机输出电压（制动时)、+24V、-24V、LCP高端电压、LCP滑动端电压、柴油机机油进口压力、柴油机机油出口压力、机油滤清器进口压力、燃油滤清器出口压力、1#增压器机油进口压力、1#增压器机油进口压力。另外，控制板上还设有指示灯，指示灯有规律闪烁，表示正常工作时，指示灯无规律闪烁时，表示有故障。g) 频率板（CN16)，代号ZY700109频率量可以检测12路频率量信号，

21、并将检测的信息送往主控板进行处理。该控制板检测以下信号： 1-6#电机转速、1-2#冷却风扇转速、1-2#增压器转速、2路备用。h) 主控板（CN17)，代号ZY500208主控板是该微机系统的中央处理单元，它与后面将要介绍的通讯板一起完成该系统除电压调整控制外的其他控制功能。该控制板上设有2个指示灯，指示灯有规律闪烁，表示正常工作时，指示灯无规律闪烁时，表示有故障。i) 通讯板（CN19)，代号ZY500209该控制板用来存贮机车的故障信息以及重要的运行数据，其存贮空间可以扩展到8M。此外，该板还可以通过标准RS232插口与计算机进行通讯，从而实现数据的调用和地面分析。板上设有4个指示灯，其

22、中意义如下：LED1（黄色)亮表示本插件电源工作正常，熄灭表示电源故障；LED2（绿色)闪烁表示RS232发送数据正常，熄灭或常亮表示故障；LED3（红色)闪烁表示RS232接收数据正常，熄灭或常亮表示故障；LED4（黄色)闪烁表示CAN总线接收数据正常，熄灭或常亮表示故障。2 SCM板组件SCM板组件包括SCM1、SCM2、SCM3、SCM4各1块，分别用来检测主发电机磁场电流、励磁机磁场电流、励磁机输出电压（制动时)、接地漏电流。SCM1、SCM2、SCM3可以互换。 SCM1转换比例关系为75mV：4.88V，也就是500A对应于4.88V，原副边隔离电压2500V。 SCM2转换比例关

23、系为75mV：4.88V，也就是15A对应于4.88V，原副边隔离电压1500V。SCM3转换比例关系为18.3V：4.88V，当输入大于18.3V时，输出保持在4.88V。原副边隔离电压1500V。SCM4转换比例关系为10V：10V，原副边隔离电压4500V。3 GPS接收装置GPS接收装置通过现场总线，将所接收到的海拔高度、经度、纬度、水平速度送往微机系统进行处理。海拔高度可以用来进行柴油机功率自动修正，这样就保证柴油机时刻运行在经济曲线上。此外，微机还可以结合海拔高度、事先存贮的线路纵断面图，进行恒速控制、弯道轮缘润滑控制等功能的扩展。七 微机屏对外接口插针号 信号名称CNA-1 11

24、0V返回（微机电源用)CNA-2 110V返回（微机电源用)CNA-3 110V+输入（微机电源用)CNA-4 110V+输入（微机电源用)CNA-5 110V+输入（备用位调速用)CNA-6 110V+输入（正常位调速用)CNA-7 传感器电源（+15V2)CNA-8 传感器电源（-15V2)CNA-9 传感器电源（GND2)CNA-11 TM2电流传感器电源（+)CNA-13 TM5电流传感器电源（+)CNA-15 2#增压器机油进口压力传感器电源（+)CNA-17 柴油机机油进口压力传感器电源（+)插针号 信号名称CNA-21 TM2电流传感器电源（E)CNA-23 TM5电流传感器电源

25、（E)CNA-24 1#增压器机油进口压力返回CNA-26 柴油机机油出口压力返回CNA-31 TM2电流传感器电源（-)CNA-33 TM5电流传感器电源（-)CNA-35 110V返回（正常位调速用)CNA-36 110V返回（备用位调速用)CNA-37 辅发电压反馈（正常位)CNA-38 辅发电源110V+（正常位)CNA-39 辅发电源110V+（备用位)CNA-40 辅发电压反馈（备用位)CNA-41 辅机励磁高端CNA-42 辅机励磁高端CNA-44 辅机励磁低端CNA-45 辅机励磁低端CNA-49 辅机励磁低端CNA-50 辅机励磁低端CNA-54 辅机励磁返回CNA-55 辅

26、机励磁返回CNA-56 辅机励磁返回CNA-57 辅机励磁返回CNA-59 辅发过压保护输出CNA-60 辅发过压保护返回CNB-1 故障励磁驱动CNB-2 110V+输出（正常位调速用)CNB-3 磁场削弱驱动CNB-4 110V+输出（备用位调速用)CNB-5 停机驱动插针号 信号名称CNB-6 步进电机A相（正常位)CNB-7 空转指示灯驱动CNB-8 步进电机A相（备用位)CNB-9 微机报警灯驱动CNB-10 步进电机B相（正常位)CNB-11 撒砂驱动CNB-12 步进电机B相（备用位)CNB-13 二级制动CNB-14 步进电机C相（正常位)CNB-16 步进电机C相（备用位)C

27、NB-17 110V+输入（数字输出用)CNB-18 110V+输入（数字输出用)CNB-21 110V返回（数字输出用)CNB-22 110V返回（数字输出用)CNB-23 110V返回（数字输入用)CNB-24 110V返回（数字输入用) CNB-26 励磁机驱动CNB-27 励磁机驱动CNB-28 励磁机驱动CNB-29 励磁机驱动CNB-30 励磁机电源CNB-31 110V+输入（供励磁用)CNB-32 110V+输入（供励磁用)CNB-33 励磁机电源CNB-34 调速线ACNB-35 调速线BCNB-36 励磁机驱动返回CNB-37 励磁机驱动返回CNB-38 励磁机驱动返回插针

28、号 信号名称CNB-39 励磁机驱动返回CNB-41 牵引工况CNB-42 制动工况CNB-43 自负荷工况CNB-44 “ZC”闭合CNB-45 “LC”闭合CNB-46 “0位”信号CNB-47 1#电机切除CNB-48 2#电机切除CNB-49 3#电机切除CNB-50 4#电机切除CNB-53 5#电机切除CNB-54 6#电机切除CNB-55 曲轴箱超压CNB-57 柴油机工作CNB-58 1#空气滤清器阻塞CNB-59 2#空气滤清器阻塞CNB-61 调速线CCNB-62 调速线DCNC-1 LCP高端电压CNC-3 LCP滑动端电压CNC-5 励磁机磁场电流CNC-7 励磁机电压

29、返回（牵引时)CNC-9 励磁机电输入压（牵引时)CNC-11 励磁机电输入压（制动时)CNC-13 主发电机磁场电流CNC-15 接地漏电流输入CNC-17 接地漏电流返回CNC-21 柴油机机油进口压力输入插针号 信号名称CNC-22 柴油机机油出口压力输入CNC-23 机油滤清器进口压力输入CNC-24 燃油滤清器出口压力输入CNC-25 燃油泵出口压力输入CNC-26 1#增压器机油进口压力输入CNC-27 2#增压器机油进口压力输入CNC-31 柴油机高温水进口温度输入CNC-32 柴油机机油进口温度输入CNC-33 柴油机机油出口温度输入CNC-34 柴油机高温水出口温度输入CNC

30、-35 热交换器出口水温输入CNC-36 柴油机中冷水进口温度输入CNC-37 柴油机中冷水出口温度输入CNC-39 柴油机机油进口温度返回CNC-43 柴油机中冷水进口温度返回CNC-47 TM1电机电枢电流入CNC-49 TM2电机电枢电流入CNC-51 TM3电机电枢电流入CNC-53 TM4电机电枢电流入CNC-55 TM5电机电枢电流入CNC-57 TM6电机电枢电流入CNC-59 牵引电机磁场电流入CNC-61 主发电压入CND-1 TM1转速输入CND-3 TM2转速输入CND-5 TM3转速输入CND-7 TM4转速输入CND-9 TM5转速输入CND-11 TM6转速输入插针

31、号 信号名称CND-13 1#冷却风扇转速输入CND-15 2#冷却风扇转速输入CND-17 1#增压器转速输入CND-19 2#增压器转速输入CND-21 柴油机转速入CND-23 TM2速度返回CND-24 TM4速度返回CND-25 TM6速度返回CND-26 1#冷却风扇转速返回CND-27 1#增压器转速返回CND-28 柴油机转速返回CND-60 外部CANHCND-61 外部CANL八 重要说明1 在连接或卸下本微机屏之前必须关断如下开关1) 蓄电池开关和微机电源开关；2) 机控开关2 更换插件时必须采取如下措施1) 严禁带电插拔任何插件；2) 在拔出插件之前，手先摸一下接地外壳

32、；3) 拆下的插件需放在静电屏蔽袋内；3 必须戴上接地手镯才能触摸元器件。4 非专业或未经培训的人员，严禁打开机箱。5 机车在进行绝缘耐压试验时，必须将微机柜5个对外插头卸掉，以防止强电侵入微机柜，造成微机柜不可恢复的故障！九 有关微机方面简单故障判断与处理1 在运行过程中，功率突然降为零。此时应查看显示屏，看是由于何种故障引起的保护，如果显示屏及指示灯无任何显示，这时应从显示屏查看+24V、-24V显示是否正常，如不正常，则是微机检测到24V不正常而采取的保护，此时可将励磁转换开关掷“励磁二”维持运行，回段后采取如下方式检查： 将电机电流传感器、压力传感器的插头逐一取下，观察+24V、-24

33、V是否正常。当传感器的插头全部拔下，24V仍然不正常，则是电源板CN1故障，更换之即可。当检查到某个传感器故障，则应更换之。如是电机电流传感器故障，也可以切除该电机并甩掉对应的传感器（插头拔下)用“励磁一”运行，当然这样功率会降低。另外，以下原因也会影响功率降为零：1) 柴油机机油出口温度大于92； 2) 柴油机高温水系统出口温度大于92； 3) 当柴油机转速n720r/min时，前或后增压器机油进口压力小于180kpa； 4) 主发电机电压大于1100V； 5) 主发电机电流大于7500A； 6) 制动励磁电流大于840A； 7) 接地漏电流大于950mA； 8) 接地漏电流大于500mA（30min内发生3次)； 9) 接地漏电流大于500mA（持续30min);10) 制动电流大于740A。2 如显示屏显示主发