LCU邏輯控制裝置資料

第六節(jié)LCU規(guī)律把握單元SS9〔LogicalControlUni—簡稱LC無觸點(diǎn)把握以提高機(jī)車電氣把握線路的牢靠性。LCU利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成無觸點(diǎn)把握電路取代機(jī)車上原有的時(shí)間繼電器路，具有把握方式靈敏、編程便利、布線直觀、檢修條理清楚等特點(diǎn)，同時(shí)承受無觸點(diǎn)輸出把握方式解決了原有系統(tǒng)在強(qiáng)振環(huán)境下的不行靠問題。LCU規(guī)律把握裝置承受雙路冗余設(shè)計(jì)，并配置手動萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)裝置一路消滅故障時(shí)，可人為切換至另一路工作。從而提高了機(jī)車整個(gè)把握系統(tǒng)的牢靠性。LCU規(guī)律把握裝置內(nèi)部規(guī)律梯形圖見附圖所示。目前SS9型電力機(jī)車共裝備了2SS9LCU，一種是深圳通業(yè)公司生產(chǎn)的TYLCU，兩種LCU3.6－1所示：表3.6－1 LCU機(jī)車配置狀況SS9SS90001～0043、0046～0072、0082～0091、0112～01190044～00450073、0077、0078、0102～01110074～00760079～00810092～01010120～01240125～0129、0136～01400130～0135、0141～0154配屬段沈陽段沈陽段北京段北京段北京西廣州段北京段武南段武南段SS9LCUTYLCUSS9LCUTYLCUSS9LCUSS9LCUTYLCUTYLCUSS9LCU由于兩種規(guī)律把握單元硬件、軟件均不一樣，下面分別介紹：一、SS9LCU規(guī)律把握單元㈠、概述SS9LCU規(guī)律把握單元相當(dāng)于可編程把握器PL取代傳統(tǒng)的繼電器有觸點(diǎn)把握電路。SS9LCU規(guī)律把握單元與一般工業(yè)PLC比較規(guī)律把握單元與PLCPLC直接用于電力機(jī)車主要存在以下幾個(gè)問題：機(jī)車電子裝置必需符合TB/T1394《機(jī)車動車電子裝置》的要求。而一般的PLC很難滿足這一標(biāo)準(zhǔn)的要求。簡潔地說，一般PLC無法適應(yīng)機(jī)車的工作環(huán)境。也無法滿足機(jī)車把握系統(tǒng)的技術(shù)要求。IECPLC工作電壓為DC24VAC220V，直流輸出點(diǎn)的負(fù)載力氣較低。而電力機(jī)車把握電壓為DC110V，且負(fù)載電流比較大。SS9LCU電力機(jī)車規(guī)律把握單元符合TB/T1394成符合高速列車硬件標(biāo)準(zhǔn)。其內(nèi)部核心是單片機(jī)。主要由主機(jī)板、電源、輸入板、輸出板等所組成。SS9LCU的輸入電路輸入信號主要有三類：電力機(jī)車微機(jī)把握系統(tǒng)來的信號。這些信號可以直接輸入SS9LCU；從司機(jī)把握器、按鍵開關(guān)組等來的110V指令信號；從主斷路器、隔離開關(guān)、兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)和接觸器等的關(guān)心觸點(diǎn)或者其它用SS9LCU110V信號。110V的信號是不能直接輸入到SS9LCU壓、隔離。電力機(jī)車規(guī)律把握單元的輸入電路，是對110V信號電壓電路而言的。電力機(jī)車規(guī)律把握單元的輸入單元電路將外部進(jìn)來的110V信號電壓經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)降壓容濾波，再經(jīng)光耦隔離后輸入SS9LCU主機(jī)。這種電路有著應(yīng)用成熟的優(yōu)點(diǎn)，其牢靠性很高，抗干擾力氣強(qiáng)，能適應(yīng)電力機(jī)車的工作環(huán)境。電力機(jī)車規(guī)律把握單元的負(fù)載特點(diǎn)國產(chǎn)電力機(jī)車上的關(guān)心電機(jī)都是承受三相溝通異步電動機(jī)是通過三相溝通接觸器進(jìn)展把握的電空閥與電空接觸器的線圈把握電流雖然只有0.12A，但由于線圈有13000匝，所以在線圈開斷時(shí)感應(yīng)出的干擾電壓可高達(dá)1.3KV，對機(jī)車微機(jī)把握系統(tǒng)和電子線路形成極大的危害。因此，規(guī)律把握單元的負(fù)載，要求SS9LCU不僅能夠適應(yīng)機(jī)車惡劣的工作環(huán)境，并且應(yīng)當(dāng)具有抗干擾性能好等特點(diǎn)。電力機(jī)車規(guī)律把握單元的輸出電路SS9LCU內(nèi)部工作電壓為幾伏水平，負(fù)載力氣較小，為了使其具有足夠的驅(qū)動力氣，SS9LCU輸出單元電路承受MOSFET作功率開關(guān)元件，負(fù)載力氣大，開關(guān)速度高。用高頻MOSFET的通斷。并且當(dāng)110V直流電源電壓大范圍變化時(shí)，規(guī)律功能保持正常。電力機(jī)車規(guī)律把握單元的輸入輸出電路是SS9LCU與電力機(jī)車把握系統(tǒng)的接口電路，其性能直接影響機(jī)車的行車安全。㈡、SS9LCU主要技術(shù)參數(shù)輸入電壓 77V~137.5V〔額定110V〕瞬間最大負(fù)載電流 8A持續(xù)電流 1.2A、3A驅(qū)動方式 隔離放大驅(qū)動輸入點(diǎn)數(shù) 最大126路輸出點(diǎn)數(shù) 最大81路㈢、SS9LCU規(guī)律把握單元的硬件系統(tǒng)依據(jù)系統(tǒng)所需完成的功能及電力機(jī)車特別的工作環(huán)境，SS9LCU在硬件構(gòu)造上承受模滿足要求，軟件編寫時(shí)承受軟件容錯(cuò)和冗余設(shè)計(jì)。SS9LCU的硬件構(gòu)造主要包括機(jī)箱、電源、主機(jī)板、輸入板、輸出板等。構(gòu)造示意如圖〔一〕所示。每套SS9LCU包含功能一樣A、B兩組，并能進(jìn)展手動轉(zhuǎn)換。承受標(biāo)準(zhǔn)的6U機(jī)箱硬件構(gòu)造，可與外圍設(shè)備進(jìn)展總線通訊。N201 N202 N203 N204N201 N202 N203 N204轉(zhuǎn)換開關(guān)邊插及布線區(qū)圖一SS9LCU構(gòu)造示意圖由于標(biāo)準(zhǔn)6U安裝外接插頭和安裝冷卻風(fēng)扇、風(fēng)道。接插件為鐵路專用56針插座,共四個(gè),其中輸入兩個(gè)、輸出兩個(gè)。每路輸入輸出都有狀態(tài)指示燈。長度為84R6U21個(gè)板位，其箱內(nèi)插件布置如圖二所示。1234567891011121314151617181920 21ABABABABABABAB輸輸輸輸輸輸主主輸輸輸輸輸輸電電出出出出出出機(jī)機(jī)入入入入入入空源源板板板板板板板板板板板板板板板板11223311223312圖二SS9LCU插件箱布置圖電源板77伏~135+5伏/2安、24伏/2安。A、B兩組各自承受獨(dú)立的穩(wěn)壓電源，自帶過流、過壓、過熱等保護(hù)功能。SENSE+5VSENSE+5V2DBZ182B202D202Z20DC+5VSENSE-5V+15VDC0V-15V1DBZ201DBZ221DBZ241DBZ141DBZ301DBZ161DBZ321DBZ181DBZ282Z24+24V2DBZ62B242D24DC0V22DBZ42DBZ26DC-24V2DBZ22B281DB61DBZ81B101DB121DBZ4REDGREEN1OFFONONOFF1B21Z22DBZ32圖三電源插件原理框圖主機(jī)板數(shù)據(jù)交換等。主機(jī)板承受了雙機(jī)冗余設(shè)計(jì)，一臺單片微機(jī)處于在線工作狀態(tài)，而另一臺處于熱等待。當(dāng)處于在線工作狀態(tài)的單片微機(jī)發(fā)生故障時(shí)單片微機(jī)取代發(fā)生故障單片微機(jī)來治理整個(gè)系統(tǒng)并報(bào)警各個(gè)定時(shí)器的狀態(tài)信息一樣，以使雙微機(jī)切換時(shí)不發(fā)生輸出點(diǎn)狀態(tài)不確定的現(xiàn)象。單片微機(jī)承受了工業(yè)級的ATMEL89C55WDPI單片機(jī)，每臺單片機(jī)有個(gè)看門狗監(jiān)視單其它干擾串入影響單片機(jī)正常工作。CPU插件具體原理框圖如圖四所示ERR1

HP1.74AHINT15A3A HINT07A

WATCHDOGDS1232RESET T18031

P0口P2口

鎖存器74HC573緩沖器74HC245擴(kuò)展I/O

存儲器28C17存儲器62256

PA8155PB

D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2IN0IN1IN2IN3IN4

1D41B41Z41D61B61Z61D81B81ZB1D101B101Z101D121B121Z121D14RUN12ARUN22B

規(guī)律把握GAL20V8

P1 串口

74HC244

PCTMROUTAD

74HC154

IN5IN6IN7IN8IN9OUT0

1B141Z141D161B161Z161D18ERR2

3B LP1.74B

P1 串口擴(kuò)展I/O74HC244

存儲器28C17

OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5

1B181Z181D201B201Z20LINT15BLINT07B

8031

口

緩沖器74HC245

74HC154接口存

OUT6OUT7OUT8OUT9PC5CLK

1D221B221Z221D261D301B26RESET

T1P0口

儲 MAX1480器 A

1Z261D28電源1DBZ24

1A環(huán)保1B環(huán)保1B1D2

WATCHDOGDOS1232

74HC573

62256

ISOGND1B281DBZ32

P1.40V圖四CPU插件原理框圖9個(gè)發(fā)光二極管分別代表：A1： 黃燈〔亮〕 +5V電源正常A2： 綠燈〔亮〕 CPU1為主機(jī)B2： 綠燈〔亮〕 CPU2為主機(jī)〔A2B2都不亮或都亮請進(jìn)展A、B組轉(zhuǎn)換〕A3： 紅燈〔閃耀〕 CPU1故障B3： 紅燈〔閃耀〕 CPU2故障〔A3和B3都閃耀請進(jìn)展A、B組轉(zhuǎn)換〕A4： 黃燈〔閃耀〕 CPU2正在運(yùn)行程序B4： 黃燈〔閃耀〕 CPU1正在運(yùn)行程序〔A4B4都不閃耀請進(jìn)展A、B組轉(zhuǎn)換〕A5： 綠燈〔亮〕 數(shù)據(jù)RS485接收正常B5： 綠燈〔亮〕 數(shù)據(jù)RS485接收正常輸入板輸入板用于輸入數(shù)字信號。由于從司機(jī)把握器、按鍵開關(guān)組等來的信號及從主斷路器、110V插件原理框圖如圖五、圖六所示。R1V1R1V1R2C1圖五光電隔離的數(shù)字輸入電路 2D2D2D2D2Z10D2B20D鎖存器D1AD8AD15A2B22D122Z201B8B15B2Z22B122D22鎖存器2A9A16A2D42Z122B222B 9B16B2B42D142Z22鎖存器3A10A26A2Z42B142D243B10B26B2D62Z142B24鎖存器4A11A27A2B62D162Z244B11B27BD01D4D11B4D21Z4D31D6D41B6D51Z6D61D8D71B82Z62B162D26鎖存器5A12A28A2D82Z162B265B12B28B2B82D182Z26鎖存器6A13A29A2Z82B182D286B13B29B2D102Z182B28譯碼器A0A1A21Z81D101B101Z107A14A30A2B102D202Z281DBZ247B+5V14B30B1B21Z20VEARTH1DBZ322DBZ322DBZ30圖六輸入插件原理框圖SS9LCU3126點(diǎn)。每塊輸42點(diǎn)，各點(diǎn)都有指示燈指示該點(diǎn)的工作狀態(tài)。輸出板SS9LCU的輸出模塊設(shè)計(jì)：系統(tǒng)內(nèi)工作電壓為TTL等級，且其負(fù)載力氣較低，為了與SS9LCU外部的110V直流工作電壓全都，并具有足夠的驅(qū)動力氣必需有特地的輸出模塊。經(jīng)過可行性分析爭論打算承受MOSFET高頻調(diào)制的把握信號通過脈沖變壓器藕合把握MOSFET間輸出共地問題。輸出插件原理框圖如圖七所示。1A1A2Z22+24V1 2Z20LE1110V1B12B474HC573114ACLK2Z22B22D2圖七輸出插件原理圖27路，其中有四路為干觸點(diǎn)，122路輸110V輸出。SS9電力機(jī)車每套SS9LCU輸出板設(shè)計(jì)為A、B兩組，每組SS9LCU381路，每路的輸出負(fù)載電流最大允許為8安，各通道都有指示燈指示該通道的工作狀態(tài)。㈣、SS9LCU規(guī)律把握單元的使用說明與常見故障檢測使用說明當(dāng)司機(jī)合上蓄電池開關(guān)后，規(guī)律把握單元〔SS9LCU〕即得到了電源。當(dāng)SS9LCU上電正常時(shí)，在司機(jī)顯示面板上預(yù)備燈應(yīng)當(dāng)亮，假設(shè)不亮則表示SS9LCU不正常，須進(jìn)展A、B組切換。假設(shè)運(yùn)行途中SS9LCU消滅特別，司機(jī)可以通過A、B轉(zhuǎn)換來切換，在切換前請先將司機(jī)鑰匙關(guān)掉后，再進(jìn)展A、B組切換。SS9LCU不要求司機(jī)在途中進(jìn)展檢修。110V把握電源輸入SS9LCU內(nèi)部的開關(guān)電源。SS9LCU散熱風(fēng)扇開頭運(yùn)轉(zhuǎn)。A、B兩組系統(tǒng)自動完成初始化。A、B兩組的工作可以通過SS9LCU面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)來進(jìn)展選擇。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的紅色箭頭指向AB，則對應(yīng)的那組SS9LCU正在工作。故障檢測確認(rèn)是否規(guī)律把握單元故障善，SS9LCU的牢靠性也越來越高。因此，在疑心SS9LCU故障以前，有必要首先確認(rèn)：①主電路是否已經(jīng)構(gòu)成，如線路接觸器是否牢靠閉合等；②與SS9LCU有關(guān)的狀態(tài)把握信號是否送到SS9LCU預(yù)備、操作端等；SS9LCU對外連接插座是否接觸好等等。確認(rèn)A/B組是否都有故障SS9LCUA/B兩組完全一樣的系統(tǒng)，它們可以完全獨(dú)立工作。要檢查是否A/B組都有故障就要檢查A/B兩組的公共局部，即：在條件都滿足的狀況下，轉(zhuǎn)換A/B兩組，看故障是否一樣。假設(shè)故障想象一樣，則根本排解SS9LCU本身的故障；假設(shè)現(xiàn)象不一樣，則SS9LCU其中一組發(fā)生故障。確認(rèn)是否SS9LCU的電源插件故障SS9LCUSS9LCU插件故障。首先看電源板是否正常工作，假設(shè)電源板指示燈為紅色，則首先看是否SS9LCU工作電壓太低，電源經(jīng)發(fā)生了故障。確認(rèn)是否SS9LCUCPU板故障假設(shè)電源板指示燈為綠色，而且從測試孔量得輸出電壓正常，則在檢測CPU板，主要CPU板指示燈是否顯示正常。假設(shè)A3CPUCPU故障；假設(shè)B3紅燈閃耀，則CPU板的其次塊CPU故障；此時(shí)應(yīng)更換CPU板。確認(rèn)是否SS9LCU的輸入板故障首先確認(rèn)輸入信號是否送進(jìn)SS9LCU，可以通過測量56芯矩形插座上相對應(yīng)的針是否得電，假設(shè)有電，而SS9LCU輸入板上相應(yīng)的通道指示燈不亮，則可能該輸入板的這個(gè)輸入通道故障。確認(rèn)是否SS9LCU的輸出板故障依據(jù)規(guī)律關(guān)系推斷，某一輸出點(diǎn)條件滿足，應(yīng)當(dāng)有輸出，而SS9LCU輸出板相應(yīng)的通輸出線上不管條件是否滿足始終有電，則該通道已經(jīng)短路。㈤、SS9LCU的檢修一般來說SS9LCU運(yùn)行一段時(shí)間之后應(yīng)對其進(jìn)展全面的檢測，SS9LCU的檢測可以承受SS9LCU便攜式測試儀或者SS9LCUSS9LCU的每個(gè)輸入輸出通道進(jìn)展測試，對SS9LCU的規(guī)律關(guān)系推斷進(jìn)展測試，以及串行通訊、機(jī)箱布線等，針對整臺SS9LCU進(jìn)展全面的測試。在日常的維護(hù)中也可以通過SS9LCU地面測試系統(tǒng)供給的單板測試功能對單塊插件進(jìn)展測試。二、TYLCU規(guī)律把握單元㈠、TYLCU主要技術(shù)參數(shù)額定輸入電壓……………DC110〔機(jī)車供給，波動范圍DC輸入點(diǎn)數(shù)… 120點(diǎn)輸出點(diǎn)數(shù)… 90點(diǎn)〔大功率30路、中功率30路、小功率30路〕輸入低電平電壓范圍………0-30V額定功率… 200W㈡、TYLCU構(gòu)成TYLCU6U機(jī)箱硬件構(gòu)造,由機(jī)箱、電源通信板、把握板組成，TYLCU外形尺寸圖如以下圖。456裝置與機(jī)車之間的電信號連接。006U112M2.5×8間的嚴(yán)密固定。其中有1塊電源通信板,10塊把握板。電源通信板能夠獨(dú)立的供給兩套電源和內(nèi)部CAN24,18,10塊把握板分為AB5電路插接板位置布局如圖一所示。AB控控控控控電控控控控控制制制制制源制制制制制板板板板板板板板板板板ABCDEABCDE圖一、電路插接板位置布局圖其中陰影局部為B組把握板，非陰影局部為A㈢、TYLCU系統(tǒng)框圖110V電源關(guān)電源輸入單元輸出單元輸入信號中心處理單元信號LCU關(guān)和接觸器等的關(guān)心觸點(diǎn)來的反響信號作為規(guī)律把握裝置的輸入信號，其幅值為直流110V信號，因此，在進(jìn)展規(guī)律把握運(yùn)算之前首先要經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)的降壓、穩(wěn)壓限幅、電容濾波、110VDC5V元參與規(guī)律運(yùn)算；每路轉(zhuǎn)換在輸入把握板中完成，同時(shí)具有硬件抗干擾設(shè)計(jì)，讓10毫秒以內(nèi)的尖峰電壓串入輸入電路后不被誤認(rèn)為正常的輸入信號。車的實(shí)際工況確定的輸入信號狀態(tài)來打算各個(gè)輸出的狀態(tài)。率的放大。㈣、電路原理說明1、輸入電路：TYLCU所示。12V12VI1R1DW1U1R3PIO1R2C13D3RB1LED112V-110V-輸入板電路原理圖(1110VDCTTL所以，首先需要進(jìn)展電平轉(zhuǎn)換。如上圖，當(dāng)外部輸入信號I1輸入時(shí)，信號經(jīng)R3、LED支路LEDR1和R2組成的分壓電路輸出VRR1

U1〔光電耦合器〕的輸入信號，驅(qū)動光藕動作，完成電平轉(zhuǎn)換。DW1、C1用于完成對干擾信號的抑制。完成轉(zhuǎn)換的TTL電平信號送入規(guī)律把握芯片，同時(shí)讀入微機(jī)把握芯片進(jìn)展規(guī)律運(yùn)算處理。2輸出電路：TYLCUDC110V+DC110V+12V+Ro3DWo1Ro1Ro4Uo1Ro53Ro2Do1LEDCo1IO11Do3O11 22Do21DC110-輸出電路原理圖輸出信號一路送由Ro1和Do1完成低電平到高電平〔110V〕的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過輸出板輸出的信號，通過56芯機(jī)車專用電連接器，形成各類負(fù)載的驅(qū)動信號。㈤、TYLCUTYLCU456N201N202為輸入連接器，N203、N204為輸出連接器。機(jī)車連接器接線圖如以以下圖所示。TYLCU4個(gè)連接器與機(jī)車連接線號如下表所示：N201N201ABCDEFGHJKLMNP1I21A2I5C3I9C4I3E404523538431I22AI12DI24AI4E405528539432I9DI14DI10CI5E406529540433I2EI1BI1DI10E407551619437I4AI11AI13DI11E412552527438I18AI15DI2BI12E752553456439I7BI3DI9BI1E531562458443I6BI22BI16DI12B445741554452I19BI20CI11BI14C430746460731I15AI17DI16EI16C723606419735485COMI17AI6CI18C〔E〕686751577742485-BI21EI12CI17E(R01)687729464496485-AI23EI7CI4B(R03)685755576497110V+110V+I13A110VG560560537400N202N202ABCDEFGHJKLMNP1234I4CI8CI17BI16A411578434724I3AI13CI7EI15C894462435733I20AI7DI8EI17C812524436737I19AI8DI13EI19C495525440744I10AI5AI14EI21C557502441747I15BI6AI15EI22E461503442730I11CI6DI10DI24E550468444756I20EI4DI16BI19D510469453739I9AI5DI9EI20D556470446565I3BI2DI5BI3C457480447804I14BI23CI1AI2C459564448526I19EI21DI2AI22C518549449694I18D555I8B454110VG400110VG400N203N203ABCDEFGHJKLMNP1U4E(大)2U16D(小)3U3C(大)4U8B(中)549702568481U4A(大)U13E(小)U3E(大)U7B(中)589703541483U1D(大)U14E(小)U1B(大)U3D(大)621704575547U7A(中)U17D(小)U1A(大)U3B(大)624705583463U7D(中)U14D(小)U