SS4电力机车逻辑控制单元说明书.docx

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SS4电力机车逻辑控制单元说明书

SS4电力机车逻辑控制

单元使用说明书

武汉正远铁路电气有限公司

一概述……………………………………………………………2

二功能简介………………………………………………………3

三技术参数………………………………………………………3

四系统组成及工作原理…………………………………………4

五结构……………………………………………………………7

六使用注意事项…………………………………………………8

七CAN总线匹配电阻安装说明…………………………………9

八对外接口定义…………………………………………………11

一、概述

SS4电力机车逻辑控制单元是应用计算机控制技术、CAN现场总线、电力电子器件，完成电力机车主回路、辅助回路电器的顺序操作功能，替代传统继电器有触点控制的新一代控制系统。

设计符合TB/T3201-2001《铁道机车车辆电子装置》的标准要求

采用计算机控制，各项功能由软件设定，结构化硬件电路实现，简化顺序控制系统的设计、生产、调试过程，减少机车配线。

根据实际应用的需要配置硬件模块的数量，根据功能的需求修改软件，适用于各种型号的机车逻辑顺序控制，提高自动化水平。

逻辑控制装置具有控制方式灵活、编程方便、布线直观、检修条理清晰等特点，以及采用无触点输出控制方式解决了原有系统在振动强、尘埃度高的环境下的不可靠问题，改变原有机车控制部分设计变更困难、调试繁琐、布线混乱、可靠性低的现象，实现电力机车逻辑控制的集成化和智能化。

1、智能化模板：

构成系统的主控板、开关量输入板、开关量输出板均以80C51.80C196单片机为核心自成系统，各单元具备自诊断功能。

2、CAN总线连接：

系统中各模板或单元以高速CAN总线连接，仅有两根信号线，模块之间故障不会扩散，连线简单；根据需要容易实现模块级的冗余配置。

通过CAN总线与A、B节变流柜相连，实现U1～U4单元的起动、停止命令传输与运行数据收集。

3、DC110V开关量信号直接输入、直接输出，与机车信号电压等级一致。

输入、输出信号与计算机隔离，每路输入信号吸收电流5mA，每路输出信号最大负载能力3.5A。

4、故障存储板配置RS-485通讯接口与其它计算机通信，可读取状态记录信息与故障代码信息。

利用微机系统的彩色显示屏和专家系统诊断软件进行故障，图文显示和故障记录，指导完成机车控制回路的故障诊断。

二.功能简介

1.主断路器的控制

A.主断路器合闸

B.主断路器分闸

2.辅机控制

A.压缩机控制

B.牵引风机控制

C.制动风机控制

D.变压器风机控制

E.变压器油泵控制

F.空调压缩机、热风机和室内、室外风机控制

3.调速开关、电空阀和接触器控制

4.线路保护及显示屏状态显示

5.辅机保护控制

三.技术参数

1.使用环境：

海拔高度：

<2500m

环境温度：

-25℃～+60℃

装置附近温度：

-25℃～+70℃

保存温度：

-40℃～+40℃

相对湿度：

<90%

振动条件：

符合TB/T1394

2.技术参数

电源电压：

DC110V（+25%，-30%）

开关量输入：

DC110V（吸收电流5mA/每路）

开关量输出：

DC110V（最大负载能力3.5A/每路）

输入滤波时间：

10ms

扫描时间：

<20ms

定时器：

256个（max）

计数器：

256个（max）

输入点：

256点（max）

输出点：

128点（max）

3.抗干扰参数

输入隔离电压：

AC2500V/min

输出隔离电压：

AC2500V/min

四．系统组成及工作原理

ZY-PLC机车逻辑控制单元的A节车逻辑控制电子箱、B节车逻辑控制电子箱均由两套完全相同的微机系统构成，一套微机系统工作时，另一套微机系统处于冷备用状态；工作机故障时可以手动切换至另一机运行。

系统的构成框图：

图1.系统构成框图

如图1所示，整个逻辑控制系统由A节车逻辑控制电子箱、B节车逻辑控制电子箱构成，它们之间通过CAN总线相连。

CAN总线及板卡的功能如下：

1、CAN总线：

CAN总线是一种比较流行的现场网络总线，由两根信号线连接各分布单元，通过短信息报文发送/接收数据，报文有标识符标识，并在通讯过程中自动检测错误。

在短距离应用时，具有很高的通讯速率与可靠性。

采用高速CAN总线，保证了各单元数据传送的可靠性与实时性，减少信号线，并使各单元之间内部故障不会扩散。

2、电源板：

DC110V输出电源板，经开关斩波稳压后，输出DC5V/6A，供电给开关量输入板，开关量输出板，主控板及其他模板。

3、开关量输入板：

其核心为80C51单片机，各种DC110V开关量信号经降压滤波后，输入光隔，变换成DC5V的数字信号，80C51单片机周期性采集开关量，通过CAN总线发送给主控板。

4、开关量输出板：

以80C51单片机为核心，构成由CAN总线接收到主控板的输出信息后，输出驱动DC110V的各类电磁线圈负载，最大直接驱动能力为3.5A。

5、输出显示板：

以80C51单片机为核心，构成由CAN总线接收到主控板的输出信息后，输出显示屏指示信号

6、主控板：

主控板也是以80C196单片机为核心构成，周期性读取开关量输入信息，经逻辑运算后，发送开关量输出命令至开关量输出板；同时保存、分析开关量信号，做出故障判断，控制开关量输出板LED指示故障回路。

配置一个RS485串行通信口与其它微机通信，输送开关量输入、开关量输出、故障等信息。

7、辅变控制板：

实现辅机工作电流信号采集和过流保护，根据设计流程控制低压柜接触器的断开与吸合，控制变流柜逆变单元的起动、停止。

8、接触器驱动板：

控制辅助变流接触器的闭合与断开。

故障存储板：

记录变流柜相控单元、逆变单元的故障状态，可以用外部计算机进行故障查询。

五、结构

逻辑控制电子箱的正面示意图如下图所示：

安装位置：

1、逻辑控制电子箱分别安装在A、B节车辅助室原空调电源处。

。

2、变流柜安装在A、B节车原

端低压柜处，包括四个逆变单元及相应的控制电子箱

图2.逻辑控制电子箱正面示意图

图中

1、2—开关量输入插座；3、4—开关量输出插座；5—电流传感器信号输入插座；

6—CAN2、CAN3总线插座；7—转换开关；8—纽子开关；9、16—电源板；

10、20—主控板；11、12、21、22—开关量输入板13、14、23、24—开关量输出板；15、25—输出显示板；16、26—辅变控制板；17、27—接触器驱动板；18—故障存储板

转换开关在1位时，1机的电路板9～18工作，在2位时，2机的电路板19～27工作，在0位时，所有电路板均不工作。

电路板在电子箱里的排放顺序如图2所示，从左到右依次为电源板、主控板、开关量输入板1和2、开关量输出板1和2、输出显示板、辅变控制板、接触器驱动板、故障存储板、电源板、主控板、开关量输入板1和2、开关量输出板1和2、输出显示板、辅变控制板、接触器驱动板。

主控板：

A节车逻辑控制电子箱NK扭子开关拨到A位置，此时电子箱的转换开关如果在1位，则1机的主控板L1亮，如果在2位，则2机的主控板L1亮。

B节车逻辑控制电子箱NK扭子开关拨到B位置，此时不管转换开关在1位还是在2位，1机或2机主控板L1均不亮。

主控板上的L2～L16在本系统中暂时未用。

辅变控制板：

辅变控制板上的数码管可以显示内容为0、P、U、E1、E2、E3、E4，循环显示E、1、2、3、4的组合，其对应的含义如下表所示：

显示内容

A节车逻辑电子箱辅变控制板

B节车逻辑电子箱辅变控制板

0

准备状态

准备状态

P

辅助变频启动状态

辅助变频启动状态

U

库用状态

库用状态

E1

逆变单元1故障

逆变单元1故障

E2

逆变单元2故障

逆变单元2故障

E3

逆变单元3故障

逆变单元3故障

E4

逆变单元4故障

逆变单元4故障

表1辅变控制板数码管显示内容定义表

六、使用注意事项

A、严禁带电拔插逻辑单元电子箱上的所有插头与插件板，以免烧损插头、插座或者印制板上面的元器件。

如果需要拔插插头，请将电源柜的DC110V辅机控制电源、控制电源开关断开后再拔插插头。

B、避免绝缘检查或电气线路耐压试验，装置上面的EMC滤波器耐压值较小，机车在做绝缘检查或电气线路耐压试验时，请拔下CZ1～CZ6对外连接插头。

C、微机逻辑单元为分布式系统，采用CAN网络总线连接，印制板不需要跳线针接入匹配电阻，箱体已经安装匹配电阻。

见CAN网络总线终端匹配电阻安装说明。

七、CAN总线终端匹配电阻安装说明

图4.CAN通讯示意图

如图4所示的CAN网络图，节点设备1，2，3……N通过CAN总线进行相互之间的通讯。

为了防止通讯时总线上产生反射波振荡，需要在总线两端加上终端匹配电阻R1、R2，并且R1=R2=120Ω。

逻辑控制电子箱辅助变流柜的逆变单元之间的总线CAN2、CAN2’、CAN3、CAN3’加匹配电阻是可通过印制板上面的跳线针和在箱体内部实现的。

1、内部安装如下：

a、CAN1总线加匹配电阻在A节车逻辑控制电子箱主控板2X1的z6与z8，辅变控制板18X1的z6与z8，CAN1’总线加匹配电阻在B节车逻辑控制电子箱主控板2X1的z6与z8，辅变控制板18X1的z6与z8。

b、CAN2总线加匹配电阻分别在A、B节车逻辑控制电子箱1机主控板2X1的z12与z14。

C、CAN3总线加匹配电阻在A节车逻辑控制电子箱1机辅变控制板8X1的z12与z14。

CAN3’总线加匹配电阻在B节车逻辑控制电子箱1机辅变控制板8X1的z12与z14。

2、印制板上的跳线块安装如下：

a、CAN1总线加匹配电阻时在A节车逻辑控制电子箱1机主控板JP1的2、3针，辅助控制板JP1的2、3针加装短接块。

CAN1’总线加匹配电阻时则在B节车逻辑控制电子箱1机主控板JP1的2、3针，辅助控制板JP1的2、3针加装短接块。

b、CAN2总线加匹配电阻时分别在A、B节车逻辑控制电子箱1机主控板JP2的2、3针加装短接块。

c、CAN3总线加匹配电阻时在A节车逻辑控制电子箱1机辅变控制板JP2的2、3针加装短接块。

CAN3’总线加匹配电阻时在B节车逻辑控制电子箱1机辅变控制板JP2的2、3针加装短接块。

注意：

已经采用箱体内部安装匹配电阻，印制板不用考虑。

八、对外配线

A、B节车逻辑单元电子箱插座引脚定义、指示灯定义及线号表：

电子箱插座引脚定义、指示灯定义及线号表：

插座引脚

线号

定义

指示灯

备注

CZ1-A1

401

钥匙合（手柄）

输入板L1

CZ1-A2

N401b

非操作端

输入板L2

CZ1-A3

403

向前

输入板L3

CZ1-A4

404

向后

输入板L4

CZ1-B1

405

制动

输入板L5

CZ1-B2

406

牵引

输入板L6

CZ1-B3

412

手柄0位

输入板L7

CZ1-B4

415

手柄离0位

输入板L8

CZ1-C1

416

1.5级以下

输入板L9

CZ1-C2

417

1.5级风机自起

输入板L10

CZ1-C3

466

钥匙互锁

输入板L11

CZ1-C4

531

钥匙合（琴键）

输入板L12

CZ1-D1

538

合主断

输入板L13

CZ1-D2

564

辅变频

输入板L14

CZ1-D3

578

通风机

输入板L15

CZ1-D4

590

制动风机

输入板L16

CZ1-E1

597

压缩机

输入板L17

CZ1-E2

1780

电子柜电源

输入板L18

CZ1-E3

804

紧急

输入板L19

CZ1-E4

466a

甩前车

输入板L20

CZ1-F1

466b

甩后车

输入板L21

CZ1-F2

L514

牵引风速2

输入板L22

CZ1-F3

L516

牵引风速1

输入板L23

CZ1-F4

L518

制动风速2

输入板L24

CZ1-G1

L521

制动风速1

输入板L25

CZ1-G2

563

辅变频自起

输入板L26

CZ1-G3

504

架一切

输入板L27

CZ1-G4

505

架二切

输入板L28

CZ1-A1

215

零压

输入板L29

CZ1-H1

418

钥匙互锁

输出板L5

CZ1-H2

437

牵引

输出板L3

CZ1-H3

438

制动

输出板L1

CZ1-H4

439

2励磁

输出板L11

CZ1-J1

454

1励磁

输出板L9

CZ1-J2

456

前

输出板L7

CZ1-J3

457

后

输出板L17

CZ1-J4

471

线路接触器1

输出板L15

CZ1-K1

472

线路接触器2

输出板L13

CZ1-K2

473

线路接触器3

输出板L2

CZ1-K3

474

线路接触器4

输出板L21

CZ1-K4

541

合主断

输出板L19

CZ1-L1

544

分主断

输出板L8

CZ1-L2

545

主接地恢复

输出板L6

CZ1-M4

400

－110V

CZ1-N1

400

－110V

CZ1-N2

465

控制器+110V

CZ1-N3

560

辅机控制+110V

CZ1-N4

560

辅机控制+110V

CZ1-P3

500

15V地

CZ1-P4

790

+15V

插座引脚

线号

定义

指示灯

备注

CZ2-A1

215

零压

输入板L26

CZ2-A3

628

零压隔离

输入板L28

CZ2-A4

L223

辅接地采样

输入板L29

CZ2-B1

L445

制动缸风压

输入板L30

CZ2-B2

L498

制动风机1保护

输入板L31

CZ2-B3

L499

制动风机2保护

输入板L32

CZ2-B4

L515

牵引风速隔离2

输入板L33

CZ2-C1

L517

牵引风速隔离1

输入板L34

CZ2-C2

L520

制动风速隔离2

输入板L35

CZ2-C3

L523

制动风速隔离1

输入板L36

CZ2-D1

L591

变压器风机保护

输入板L38

CZ2-D2

L592

油泵保护

输入板L39

CZ2-D3

L599

压缩机保护

输入板L40

CZ2-D4

L695

通风机1保护

输入板L41

CZ2-E1

L696

通风机2保护

输入板L42

CZ2-E2

L423

制动风机1隔离

输入板L43

CZ2-E3

L424

制动风机2隔离

输入板L44

CZ2-H1

L464

辅接地恢复

输出板L18

CZ2-H2

B305

制动柜天窗（2YV）

输出板L16

CZ2-K1

B307

2131KM（通风）

驱动板T5

CZ2-K2

B308

2132KM（制冷）

驱动板T3

CZ2-K3

B309

2133KM（制热）

驱动板T1

CZ2-K4

B310

B11KM（U1）

驱动板T11

CZ2-L1

B311

B12KM（U1/U2）

驱动板T9

CZ2-L2

B312

B21KM（U2）

驱动板T7

CZ2-L3

B313

B22KM（U2/U3）

驱动板T15

CZ2-L4

B314

B31KM（U3）

驱动板T13

CZ2-M1

B315

B41KM（U4）

驱动板T2

CZ2-M2

B316

B42KM（U4/U1）

驱动板T8

CZ2-M3

593

209KM（制动风机1）

驱动板T6

CZ2-M4

594

210KM（制动风机2）

驱动板T4

CZ2-N1

B337

B211KM

驱动板T14

CZ2-N2

B338

B221KM

驱动板T12

CZ2-N3

B339

B231KM

驱动板T10

CZ2-N4

B340

B241KM

驱动板T16

插座引脚

线号

定义

指示灯

备注

CZ3-A1

468

1主接地

输入板L1

CZ3-A2

467

2主接地

输入板L2

CZ3-A3

L235

辅助库用

输入板L3

CZ3-A4

L425

向后

输入板L4

CZ3-B1

L426

向前

输入板L5

CZ3-B2

L428

牵引

输入板L6

CZ3-B3

L429

制动

输入板L7

CZ3-B4

L448

励磁

输入板L8

CZ3-C1

L481

1主库用

输入板L9

CZ3-C2

L485

2主库用

输入板L10

CZ3-C3

L492

主断

输入板L11

CZ3-C4

L501

空载试验

输入板L12

CZ3-D1

L446

线路接触器隔离1

输入板L13

CZ3-D2

L447

线路接触器隔离2

输入板L14

CZ3-D3

L443

线路接触器隔离3

输入板L15

CZ3-D4

L441

线路接触器隔离4

输入板L16

CZ3-E1

L661

线路接触器1

输入板L17

CZ3-E2

L662

线路接触器2

输入板L18

CZ3-E3

L663

线路接触器3

输入板L19

CZ3-E4

L666

线路接触器4

输入板L20

CZ3-F1

L759

油流继电器

输入板L21

CZ3-F2

B328

备用

输入板L22

CZ3-F3

B329

备用

输入板L23

CZ3-F4

552

原边过流

输入板L24

CZ3-G1

553

励磁过载

输入板L25

CZ3-G2

554

电机过载

输入板L26

CZ3-G3

559

撒砂

输入板L27

CZ3-G4

436

92KM

输入板L28

CZ3-H1

K310

空调高压保护

输入板L29

CZ3-H2

K311

空调低压保护

输入板L30

CZ3-H3

K312

空调机组接地

输入板L31

CZ3-H4

K320

空调过热

输入板L32

CZ3-J1

K502

空调制冷

输入板L33

CZ3-J2

K503

空调制热

输入板L34

CZ3-J3

K504

空调通风

输入板L35

CZ3-L1

K505

空调故障1

-110V

CZ3-L2

K506

空调故障2

输出板L5

CZ3-L3

855

常规制动

输出板L3

CZ3-L4

224

辅助回路库用

输出板L1

CZ3-M1

B306

制动柜天窗（3YV）

输出板L11

CZ3-M2

419

操作端

输出板L9

CZ3-M3

420

零位

输出板L7

CZ3-M4

558

预备完

输出板L17

CZ3-N1

615

压缩机启动阀

输出板L15

CZ3-N2

812

撒砂阀

输出板L3

CZ3-N3

885

干燥阀

输出板L2

CZ3-N4

881

轮喷

输出板L21

插座引脚

线号

定义

电路板引脚

指示或说明

CZ4-A1

731

通风机1故障

显示板L1

CZ4-A2

732

通风机2故障

显示板L2

CZ4-A3

741

制动风机1故障

显示板L3

CZ4-A4

742

制动风机2故障

显示板L4

CZ4-B1

751

压缩机故障

显示板L5

CZ4-B2

753

油泵故障

显示板L6

CZ4-B3

754

变压器风机故障

显示板L7

CZ4-B4

755

辅过流

显示板L8

CZ4-C2

708

电机过载显示

显示板L10

CZ4-C3

710

励磁过载显示

显示板L12

CZ4-C4

703

预备显示

显示板L11

CZ4-D1

705

零压显示

显示板L14

CZ4-D2

706

原边过流

显示板L13

CZ4-D3

709

零位显示

显示板L16

CZ4-D4

718

逆变单元显示

显示板L15

CZ4-H1

N731b

通风机1故障

显示板L9

CZ4-H2

N732b

通风机2故障

显示板L10

CZ4-H3

N741b

制动风机2故障

显示板L20

CZ4-H4

N742b

制动风机1故障

显示板L19

CZ4-J1

N755b

辅过流

显示板L22

CZ4-J2

N754b

变压器风机故障

显示板L21

CZ4-J3

N751b

压缩机故障

显示板L24

CZ4-J4

N753b

油泵故障

显示板L23

CZ4-K1

N710b

励磁过载显示

显示板L17

CZ4-K2

N703b

预备显示

显示板L18

CZ4-K3

N709b

零位显示

显示板L19

CZ4-K4

N708b

电机过载显示

显示板L20

CZ4-L1

N718b

逆变单元显示

显示板L21

CZ4-L2

N706b

原边过流

显示板L22

CZ4-L3

N705b

零压

显示板L23

CZ5-1

B513

室内风机－1电流

CZ5-2

B514

室内风机－2电流

CZ5-3

B515

室外风机－1电流

CZ5-4

B516

室外风机－2电流

CZ5-5

B517

室调压缩机风机－1电流

CZ5-6

B518

室调压缩机风机－2电流

CZ5-7

B519

空调制热－1电流

CZ5-8

B520

空调制热－2电流

CZ5-12

GND

CZ6-1

101CAN

2CAN

CZ6-2

102CAN

2CAN

CZ6-3

103CAN

3CAN

CZ6-4

104CAN

3CAN

CZ6-5

GND

GND