DF12型内燃机车微机控制装置说明书

DF12型燃机车

微机控制装置说明书

Word资料

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物理参数

外形尺寸：632x368x305mm

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M8X80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。

2.1LCS32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

17FE200A1ZS308—300—00开关电源插件3

17FE910A1ZS829—218—000辅机控制插件5、6（备用）

17FE910A1ZS829—218—000柴油机调速插件7、8（新车

用）

17FE840A1ZS456—340—000数字量输出插件夕（备用）

17FE840A1ZS456—340—000数字量输出插件10

17FE830A1ZS456—330—000数字量输入插件11

17FE830A1ZS456—330—000数字量输入插件12（备用）

17FE850B1ZS/156—350C—000模拟量处理插件13

17FE920A/ZS829—217—000信号变换插件14（新车

用）

17FE820A1ZS456—320A—000频率串口插件16

17FE810A1ZS456—310A—000CPU插件19

2.1.1总线结构

LCS32插箱有一块背板或称底板，用以连接插箱各种插件，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

ABC

1+5V+5V+5V

2+5V+5V+5V

3com5com5com5

4com5com5com5

5-15V-15V-15V

6+15V+15V+15V

7coml5coml5coml5

8DATODAT1

9DAT2DAT3

10DAT4DAT5

11DAT6DAT7

12ADROADRI

13ADR2ADR3

14ADR4ADR5

15ADR6ADR7

16ADR8ADR9

17ADRAADRB

18ADRCADRD

19ADREADRF

20DAT8DAT9

21DATADATB

22DATCDATD

23DATEDATF

24COM5COM5

25BHENADR10（接com）

ABC

26IORCIOWC

27MRDCMWTC

28XACKRBI

29INITRUN

30RB2BCLK

31ACLKRB3

32ILKOTILKIN

33ADRI1

所有的I/O插件及CPUs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，给箱各块插件提供强迫风冷。风扇插箱有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

3.1CPU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

储器分程序存储器旧。5卜011口2,同匕丫165）,数据存储器（1^/\4020,5123,。$）,

后备电池存储器（BRAMQ24〜D25（27）,l〜2Mby怕s）。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。

频率围：10Hz〜lOKHz

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

3.3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01A,开关频率slHz;

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/5Vo

(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

3.8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110VDC±2%,过压保护是指一旦辅机电压

超过125±2V,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1LCS32微机工作原理框图

5电气参数

5.1数字量信号：0〜30V为逻辑“0”

55〜110V为逻辑T

5.2模拟量信号：高压通道为0〜110V

低压通道为。〜10V

5.3频率量信号：10〜10000HZ

5.4信号变换共10路：其中7路与1000A/2comA的电流传感器配用，特性是

204.8mA/5V;3路备用。

5.5辅机过压保护值：125V±2V

5.6柜电源参数

5V±0.5%5A

±15V±1.5%2.2A

6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。

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M8X57的安装孔，分别通过4个M8X80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，否则将导致烧毁箱插件。

8故障判断与处理

8.1LCS32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"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：

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。

8.2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±L5%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）。

8.6LCS32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）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DID显示TM1电流1024A。

在45c与7b（地）间通204.8mA电流（电机2电流1024A）贝ij44b应为5V,

车上D1D显示TM2电流1024Ao

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1024Ao

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1024Ao

在51c与7b（地）间通204.8mA电流（电机5电流1024A）则50b应为5V,

车上DID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1024Ao

在55c与7b（地）间通204.8mA电流（牵引电机磁场电流1024A）则54b

应为5VO

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31Q和励磁高压端550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31。至125V±2V,则过压保护开关40b—42b接通。

辅机控制插件

40b42b37a

插图4插图5

10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

11箱体对外接线表

CNA:

A1110W-）步进电机电源A2

A3A4撒砂驱动

A5+110V输入|微机电源用）A6DRVA

A7DRVBA8磁场削弱1

A9警铃驱动（常闭）A10+110V输入（微机电源用）

AllDRVCA12

A13磁场削弱2A14

A15110V地（微机电源用）A16+H0V（供步进电机驱动板用）

A17A18

A19A20110V地（微机电源用）

A21+H0V（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

CNB:

BlB2

B3B4+15V

B5】#牵引电机电流B6

B7B8

B9GNDB102#牵引电机电流

B11B12

B13B14-15V

B153#牵引电机电流B16

B17B18

B19高温水出口水温B204#牵引电机电流

B21B22

B23B24高温水出口水温返回

B255#牵引电机电流B26

B27B28

B296#牵引电机电流B30

B31B32

B33主发电压B34

B35B36

B37B38

B39B40

B41机油压力传感器电源(+)B42

B43B44

B45B46增压器机油压力输入

B47B48

B49B50直流辅发电压（十）

B51机油压力传感器返回B52

B53B54

B55直流辅发电压（110地）B56

B57B58

B59B60励磁机输出电压卜）

B61励磁机输出电压（十）B62

CNC:

ClR422T+（显示屏通信）C2R422T-（显示屏通信）

C3R422R+（显示屏通信）C4R422R-（显示屏通信）

C5RXD1C6

C7C8

C9C10TXD1

CllC12

C13C14

C15GNDC16

C17C18

C19C20110V+（显示屏电源）

C21C22

C23C24

C25110V地（显示屏电源）C26

C27C28

C29C30

C31C32

C33C34

C35C36柴油机转速

C37F1柴油机转速地C38

C39C40柴油机转速传感器电源

（+15V）

C41F2机车速度信号C42F2机车速度地

C43C44

C45C46

C47C48

C49C50

C51C52

C53C54

C55C56

C57C58

C59C60

C61C62

CND：没用到

LCS32风扇盒对外电源插座（7芯圆形航空插座）:

1#芯：+110V

5#芯：110V地