SS4電力機車邏輯控制單元說明書

SS4電力機車邏輯控制單元使用說明書武漢正遠鐵路電氣有限公司SS4電力機車邏輯控制單元說明書目錄一概述……………2二功能簡介………3三技術(shù)參數(shù)………3四系統(tǒng)組成及工作原理…………4五結(jié)構(gòu)……………7六使用注意事項…………………8七CAN總線匹配電阻安裝說明…………………9八對外接口定義…………………111SS4電力機車邏輯控制單元說明書一、概述SS4電力機車邏輯控制單元是應(yīng)用計算機控制技術(shù)、CAN現(xiàn)場總線、電力電子器件，完成電力機車主回路、輔助回路電器的順序操作功能，替代傳統(tǒng)繼電器有觸點控制的新一代控制系統(tǒng)。設(shè)計符合TB/T3201-2001《鐵道機車車輛電子裝置》的標(biāo)準(zhǔn)要求采用計算機控制，各項功能由軟件設(shè)定，結(jié)構(gòu)化硬件電路實現(xiàn)，簡化順序控制系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試過程，減少機車配線。根據(jù)實際應(yīng)用的需要配置硬件模塊的數(shù)量，根據(jù)功能的需求修改軟件，適用于各種型號的機車邏輯順序控制，提高自動化水平。邏輯控制裝置具有控制方式靈活、編程方便、布線直觀、檢修條理清晰等特點，以采及用無觸點輸出控制方式解決了原有系統(tǒng)在振動強、塵埃度高的環(huán)境下的不可靠問題，改變原有機車控制部分設(shè)計變更困難、調(diào)試繁瑣、布線混亂、可靠性低的現(xiàn)象，實現(xiàn)電力機車邏輯控制的集成化和智能化。1、智能化模板：構(gòu)成系統(tǒng)的主控板、開關(guān)量輸入板、開關(guān)量輸出板均以80C51.80C196單片機為核心自成系統(tǒng)，各單元具備自診斷功能。2、CAN總線連接：系統(tǒng)中各模板或單元以高速CAN總線連接，僅有兩根信號線，模塊之間故障不會擴散，連線簡單；根據(jù)需要容易實現(xiàn)模塊級的冗余配置。通過CAN總線與A、B節(jié)變流柜相連，實現(xiàn)U1～U4單元的起動、停止命令傳輸與運行數(shù)據(jù)收集。2SS4電力機車邏輯控制單元說明書3、DC110V開關(guān)量信號直接輸入、直接輸出，與機車信號電壓等級一致。輸入、輸出信號與計算機隔離，每路輸入信號吸收電流5mA，每路輸出信號最大負(fù)載能力3.5A。4、故障存儲板配置RS-485通訊接口與其它計算機通信，可讀取狀態(tài)記錄信息與故障代碼信息。利用微機系統(tǒng)的彩色顯示屏和專家系統(tǒng)診斷軟件進行故障，圖文顯示和故障記錄，指導(dǎo)完成機車控制回路的故障診斷。二.功能簡介1.主斷路器的控制A.主斷路器合閘B.主斷路器分閘2.輔機控制A.壓縮機控制B.牽引風(fēng)機控制C.制動風(fēng)機控制D.變壓器風(fēng)機控制E.變壓器油泵控制F.空調(diào)壓縮機、熱風(fēng)機和室內(nèi)、室外風(fēng)機控制3.調(diào)速開關(guān)、電空閥和接觸器控制4.線路保護及顯示屏狀態(tài)顯示5.輔機保護控制三.技術(shù)參數(shù)3SS4電力機車邏輯控制單元說明書1.使用環(huán)境：海拔高度：<2500m環(huán)境溫度：-25℃～+60℃裝置附近溫度：-25℃～+70℃保存溫度：-40℃～+40℃相對濕度：<90%振動條件：符合TB/T13942.技術(shù)參數(shù)電源電壓：DC110V（+25%，-30%）開關(guān)量輸入：DC110V（吸收電流5mA/每路）開關(guān)量輸出：DC110V（最大負(fù)載能力3.5A/每路）輸入濾波時間：10ms掃描時間：<20ms定時器：256個（max）計數(shù)器：256個（max）輸入點：256點（max）輸出點：128點（max）3.抗干擾參數(shù)輸入隔離電壓：AC2500V/min輸出隔離電壓：AC2500V/min四．系統(tǒng)組成及工作原理4234SS4電力機車邏輯控制單元說明書ZY-PLC機車邏輯控制單元的A節(jié)車邏輯控制電子箱、B節(jié)車邏輯控制電子箱均由兩套完全相同的微機系統(tǒng)構(gòu)成，一套微機系統(tǒng)工作時，另一套微機系統(tǒng)處于冷備用狀態(tài)；工作機故障時可以手動切換至另一機運行。系統(tǒng)的構(gòu)成框圖：開關(guān)量信號開關(guān)量信號邏輯邏主輔顯助示顯屏示屏中央端子排輯中B控央制端主輔顯助示顯屏示屏A節(jié)控CAN2總線節(jié)制車車電子箱電子子箱排輔助變流柜輔助變流柜CAN3總線CAN3'總線U1單單單單元元元元U2U3U4U1單單單單元元元元U2U3U4圖1.系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示，整個邏輯控制系統(tǒng)由A節(jié)車邏輯控制電子箱、B節(jié)車邏輯控制電子箱構(gòu)成，它們之間通過CAN總線相連。CAN總線及板卡的功能如下：1、CAN總線：CAN總線是一種比較流行的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線，由兩根信號線連接各分布單元，通過短信息報文發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，報文有標(biāo)識符標(biāo)識，并在通訊過程中自動檢測錯誤。在短距離應(yīng)用時，具有很高的通訊速率與可靠性。采用高速CAN總線，保證了各單元數(shù)據(jù)傳送的可靠性與實2345SS4電力機車邏輯控制單元說明書時性，減少信號線，并使各單元之間內(nèi)部故障不會擴散。2、電源板：DC110V輸出電源板，經(jīng)開關(guān)斬波穩(wěn)壓后，輸出DC5V/6A，供電給開關(guān)量輸入板，開關(guān)量輸出板，主控板及其他模板。3、開關(guān)量輸入板：其核心為80C51單片機，各種DC110V開關(guān)量信號經(jīng)降壓濾波后，輸入光隔，變換成DC5V的數(shù)字信號，80C51單片機周期性采集開關(guān)量，通過CAN總線發(fā)送給主控板。WDRINLEDUR+5VCD110VG4、開關(guān)量輸出板：以80C51單片機為核心，構(gòu)成由CAN總線接收到主控板的輸出信息后，輸出驅(qū)動DC110V的各類電磁線圈負(fù)載，最大直接驅(qū)動能力為3.5A。來自單片機的驅(qū)動信號U18ROUT1243輸出驅(qū)動放大隔離電路5、輸出顯示板：以80C51單片機為核心，構(gòu)成由CAN總線接收到主控板的輸出信息后，輸出顯示屏指示信號6、主控板：主控板也是以80C196單片機為核心構(gòu)成，周期性讀取開關(guān)量輸入信息，經(jīng)邏輯運算后，發(fā)送開關(guān)量輸出命令至開關(guān)量輸出板；同時保存、分析開關(guān)量信號，做出故障判斷，控制開關(guān)量輸出板LED指示故障回路。配置一個RS485串行通信口與其它微機通信，輸送開關(guān)量輸61234SS4電力機車邏輯控制單元說明書入、開關(guān)量輸出、故障等信息。DCBA接受電路8內(nèi)部CANH內(nèi)部CANL總線控制器CAN發(fā)送電路16通訊控制單片機通訊控制單片機接受電路8外部CANH外部CANL總線控制器CAN發(fā)送電路7、輔變控制板：實現(xiàn)輔機工作電流信號采集和過流保護，根據(jù)設(shè)計流程控制低壓柜接觸器的斷開與吸合，控制變流柜逆變單元的起動、停止。8、接觸器驅(qū)動板：控制輔助變流接觸器的閉合與斷開。故障存儲板：記錄變流柜相控單元、逆變單元的故障狀態(tài)，可以用外部計算機進行故障查詢。五、結(jié)構(gòu)邏輯控1制電子箱的正面示意2圖如下圖所示：34安裝位置：1、邏輯控制電子箱分別安裝在A、B節(jié)車輔助室原空調(diào)電源處。。2、變流柜安裝在A、B節(jié)車原II端低壓柜處，包括四個逆變單元及相應(yīng)的控制電子箱7SS4電力機車邏輯控制單元說明書346712102CZ65A8BCZ1CZ2CZ3CZ4CZ5電主輸輸輸輸輸輔接源控入入出出出變觸板板板板板板顯控器示制驅(qū)板板動板故障存儲板電主輸輸輸輸輸源控入入出出出板板板板板板顯示板輔變控器制驅(qū)接觸板動板9101112131415161718192021222324252627圖2.邏輯控制電子箱正面示意圖圖中1、2—開關(guān)量輸入插座；3、4—開關(guān)量輸出插座；5—電流傳感器信號輸入插座；6—CAN2、CAN3總線插座；7—轉(zhuǎn)換開關(guān)；8—紐子開關(guān)；9、16—電源板；10、20—主控板；11、12、21、22—開關(guān)量輸入板13、14、23、24—開關(guān)量輸出板；15、25—輸出顯示板；16、26—輔變控制板；17、27—接觸器驅(qū)動板；18—故障存儲板轉(zhuǎn)換開關(guān)在1位時，1機的電路板9～18工作，在2位時，2機的電路板19～27工作，在0位時，所有電路板均不工作。電路板在電子箱里的排放順序如圖2所示，從左到右依次為電源板、主控板、開關(guān)量輸入板1和2、開關(guān)量輸出板1和2、輸出顯示板、輔變控制板、123接觸器驅(qū)動板、故障存儲板、電源板、主控板、開關(guān)量輸入板1和2、開關(guān)量8SS4電力機車邏輯控制單元說明書輸出板1和2、輸出顯示板、輔變控制板、接觸器驅(qū)動板。主控板：A節(jié)車邏輯控制電子箱NK扭子開關(guān)撥到A位置，此時電子箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)如果在1位，則1機的主控板L1亮，如果在2位，則2機的主控板L1亮。B節(jié)車邏輯控制電子箱NK扭子開關(guān)撥到B位置，此時不管轉(zhuǎn)換開關(guān)在1位還是在2位，1機或2機主控板L1均不亮。主控板上的L2～L16在本系統(tǒng)中暫時未用。輔變控制板：輔變控制板上的數(shù)碼管可以顯示內(nèi)容為0、P、U、E1、E2、E3、E4，循環(huán)顯示E、1、2、3、4的組合，其對應(yīng)的含義如下表所示：顯示內(nèi)容A節(jié)車邏輯電子箱輔變控制板準(zhǔn)備狀態(tài)B節(jié)車邏輯電子箱輔變控制板準(zhǔn)備狀態(tài)0P輔助變頻啟動狀態(tài)庫用狀態(tài)輔助變頻啟動狀態(tài)庫用狀態(tài)UE1E2E3E4逆變單元1故障逆變單元2故障逆變單元3故障逆變單元4故障逆變單元1故障逆變單元2故障逆變單元3故障逆變單元4故障表1輔變控制板數(shù)碼管顯示內(nèi)容定義表六、使用注意事項A、嚴(yán)禁帶電拔插邏輯單元電子箱上的所有插頭與插件板，以免燒損插頭、插座或者印制板上面的元器件。如果需要拔插插頭，請將電源柜的DC110V輔機控制電源、控制電源開關(guān)斷開后再拔插插頭。B、避免絕緣檢或查電氣線路耐壓試驗，裝置上面的EMC濾波器耐壓值較小，機車在做絕緣檢或查電氣線路耐壓試驗時，請拔下CZ1～CZ6對外連接插頭。C、微機邏輯單元為分布式系統(tǒng)，采用CAN網(wǎng)絡(luò)總線連接，印制板不需要跳9SS4電力機車邏輯控制單元說明書線針接入匹配電阻，箱體已經(jīng)安裝匹配電阻。見CAN網(wǎng)絡(luò)總線終端匹配電阻安裝說明。七、CAN總線終端匹配電阻安裝說明圖4.CAN通訊示意圖如圖4所示的CAN網(wǎng)絡(luò)圖，節(jié)點設(shè)備1，2，3……N通過CAN總線進行相互之間的通訊。為了防止通訊時總線上產(chǎn)生反射波振蕩，需要在總線兩端加上終端匹配電阻R1、R2，并且R1=R2=120Ω。邏輯控制電子箱輔助變流柜的逆變單元之間的總線CAN2、CAN2’、CAN3、CAN3’加匹配電阻是可通過印制板上面的跳線針和在箱體內(nèi)部實現(xiàn)的。1、內(nèi)部安裝如下：a、CAN1總線加匹配電阻在A節(jié)車邏輯控制電子箱主控板2X1的z6與z8，輔變控制板18X1的z6與z8，CAN1’總線加匹配電阻在B節(jié)車邏輯控制電10SS4電力機車邏輯控制單元說明書子箱主控板2X1的z6與z8，輔變控制板18X1的z6與z8。b、CAN2總線加匹配電阻分別在A、B節(jié)車邏輯控制電子箱1機主控板2X1的z12與z14。C、CAN3總線加匹配電阻在A節(jié)車邏輯控制電子箱1機輔變控制板8X1的z12與z14。CAN3’總線加匹配電阻在B節(jié)車邏輯控制電子箱1機輔變控制板8X1的z12與z14。2、印制板上的跳線塊安裝如下：a、CAN1總線加匹配電阻時在A節(jié)車邏輯控制電子箱1機主控板JP1的2、3針，輔助控制板JP1的2、3針加裝短接塊。CAN1’總線加匹配電阻時則在B節(jié)車邏輯控制電子箱1機主控板JP1的2、3針，輔助控制板JP1的2、3針加裝短接塊。b、CAN2總線加匹配電阻時分別在A、B節(jié)車邏輯控制電子箱1機主控板JP2的2、3針加裝短接塊。c、CAN3總線加匹配電阻時在A節(jié)車邏輯控制電子箱1機輔變控制板JP2的2、3針加裝短接塊。CAN3’總線加匹配電阻時在B節(jié)車邏輯控制電子箱1機輔變控制板JP2的2、3針加裝短接塊。注意：已經(jīng)采用箱體內(nèi)部安裝匹配電阻，印制板不用考慮。八、對外配線A、B節(jié)車邏輯單元電子箱插座引腳定義、指示燈定義及線號表：電子箱插座引腳定義、指示燈定義及線號表：插座引腳線號定義指示燈備注11SS4電力機車邏輯控制單元說明書CZ1-A1401CZ1-A2N401bCZ1-A3403CZ1-A4404CZ1-B1405CZ1-B2406CZ1-B3412CZ1-B4415CZ1-C1416CZ1-C2417CZ1-C3466CZ1-C4531CZ1-D1538CZ1-D2564CZ1-D3578CZ1-D4590CZ1-E1597CZ1-E21780CZ1-E3804CZ1-E4466aCZ1-F1466bCZ1-F2L514CZ1-F3L516CZ1-F4L518CZ1-G1L521鑰匙合（手柄）非操作端向前輸入板L1輸入板L2輸入板L3輸入板L4輸入板L5輸入板L6輸入板L7輸入板L8輸入板L9輸入板L10輸入板L11輸入板L12輸入板L13輸入板L14輸入板L15輸入板L16輸入板L17輸入板L18輸入板L19輸入板L20輸入板L21輸入板L22輸入板L23輸入板L24輸入板L25輸入板L26輸入板L27輸入板L28向后制動牽引手柄0位手柄離0位1.5級以下1.5級風(fēng)機自起鑰匙互鎖鑰匙合（琴鍵）合主斷輔變頻通風(fēng)機制動風(fēng)機壓縮機電子柜電源緊急甩前車甩后車牽引風(fēng)速2牽引風(fēng)速1制動風(fēng)速2制動風(fēng)速1輔變頻自起架一切563CZ1-G2504CZ1-G3505架二切CZ1-G412SS4電力機車邏輯控制單元說明書215零壓輸入板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板輸出板L29CZ1-A1CZ1-H1418CZ1-H2437CZ1-H3438CZ1-H4439CZ1-J1454CZ1-J2456CZ1-J3457CZ1-J4471CZ1-K1472CZ1-K2473CZ1-K3474CZ1-K4541CZ1-L1544CZ1-L2545CZ1-M4400CZ1-N1400CZ1-N2465CZ1-N3560CZ1-N4560CZ1-P3500CZ1-P4790鑰匙互鎖L5牽引L3制動L12勵磁1勵磁前L11L9L7后L17L15L13L2線路接觸器線路接觸器線路接觸器線路接觸器合主斷1234L21L19L8分主斷主接地恢復(fù)－110V－110VL6控制器+110V輔機控制輔機控制+110V+110V15V地+15V插座引腳線號CZ2-A1215定義指示燈備注零壓輸入板L26CZ2-A3628CZ2-A4L223CZ2-B1L445零壓隔離輸入板輸入板輸入板L28L29L30輔接地采樣制動缸風(fēng)壓13SS4電力機車邏輯控制單元說明書CZ2-B2L498CZ2-B3L499CZ2-B4L515CZ2-C1L517CZ2-C2L520CZ2-C3L523制動風(fēng)機1保護2保護輸入板輸入板輸入板輸入板輸入板輸入板L31制動風(fēng)機L32L33L34L35L36牽引風(fēng)速隔離牽引風(fēng)速隔離制動風(fēng)速隔離制動風(fēng)速隔離2121CZ2-D1L591CZ2-D2L592CZ2-D3L599CZ2-D4L695CZ2-E1L696CZ2-E2L423CZ2-E3L424CZ2-H1L464CZ2-H2B305CZ2-K1B307CZ2-K2B308CZ2-K3B309CZ2-K4B310CZ2-L1B311CZ2-L2B312CZ2-L3B313CZ2-L4B314CZ2-M1B315CZ2-M2B316CZ2-M3593CZ2-M4594變壓器風(fēng)機保護油泵保護輸入板輸入板輸入板輸入板輸入板輸入板輸入板輸出板L38L39L40L41L42L43L44L18L16T5壓縮機保護通風(fēng)機1保護2保護1隔離2隔離通風(fēng)機制動風(fēng)機制動風(fēng)機輔接地恢復(fù)制動柜天窗（2YV）輸出板2131KM（通風(fēng)）2132KM（制冷）2133KM（制熱）B11KM（U1）驅(qū)動板驅(qū)動板驅(qū)動板驅(qū)動板T3T1T11T9B12KM（U1/U2）B21KM（U2）B22KM（U2/U3）B31KM（U3）B41KM（U4）B42KM（U4/U1）209KM（制動風(fēng)機驅(qū)動板驅(qū)動板T7驅(qū)動板T15T13T2驅(qū)動板驅(qū)動板驅(qū)動板T81）驅(qū)動板2）驅(qū)動板T6210KM（制動風(fēng)機T414SS4電力機車邏輯控制單元說明書CZ2-N1B337CZ2-N2B338CZ2-N3B339CZ2-N4B340B211KMB221KMB231KMB241KM驅(qū)動板驅(qū)動板驅(qū)動板驅(qū)動板T14T12T10T16插座引腳線號定義指示燈備注CZ3-A1468CZ3-A2467CZ3-A3L235CZ3-A4L425CZ3-B1L426CZ3-B2L428CZ3-B3L429CZ3-B4L448CZ3-C1L481CZ3-C2L485CZ3-C3L492CZ3-C4L501CZ3-D1L446CZ3-D2L447CZ3-D3L443CZ3-D4L441CZ3-E1L661CZ3-E2L662CZ3-E3L663CZ3-E4L666CZ3-F1L759CZ3-F2B328CZ3-F3B3291主接地2主接地輔助庫用向后輸入板L1輸入板L2輸入板L3輸入板L4向前輸入板L5牽引輸入板L6制動輸入板L7勵磁輸入板L81主庫用2主庫用主斷輸入板L9輸入板L10L11L12L13L14L15L16L17L