第7章 微机系统Word文档下载推荐.docx
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控
制
A
B
（一）辅机/电源插箱
此插箱采用标准插箱，箱内信号变换插件1块、电源插件1块、辅机控制插件2块（热备份方式，有面板开关切换）。
从左至右各插件的位置如右图所示。
（二）EXP插箱
⒈EXP插箱插件
EXP插箱插件及相应的槽号如表7－1所示：
EXP插箱插件及相应的槽号表7－1
槽号
名称
卡号
1
数字输出
17FE161A1
2
NC
3
4
5
6
励磁控制板
17FE160A1
7
8
数字输入
17FE102A1
9
10
11
12
传感器输入
17FE122A1
13
模拟扩展I/O
17FE119A1
14
15
频率输入
17FE114A1
16
17
18
19
CPU－80C186
17FE162B1
20
存储器/串行I/O
17FE197A1
⒉FE总线结构
EXP插箱内有一块背板或称底板，用以连接插箱内各种插件板，其上的总线称FE总线，对1～17总线部分为1A～24C，即I/O总线，如表7－2。
I/O总线表7－2
序号
C
+5V
COM5
－15V
+15V
COM15
DAT0*
DAT1*
DAT2*
DAT3*
DAT4*
DAT5*
DAT6*
DAT7*
ADR1*
ADR2*
ADR3*
ADR4*
ADR5*
ADR6*
ADR7*
ADR8*
SEL0
SEL1
SEL2
SEL3
IORC*
IOWC*
XACK*
RB1
INIT*
RUN*
21
WR*
BLCK
22
RD*
23
ILKIN
ILKOT
24
表中“＊”号表示低电平有效；
ILKIN和ILKOT为连锁信号，需要所有插件都插上后，这条连锁路线才通，此时微机系统才能工作。
表7－3所示是插槽18～20的总线，即系统总线；
“＊”号表示低电平有效。
系统总线表7－3
DTA0*
ADR0*
ADR9*
ADRA*
ADRB*
ADRC*
ADRD*
ADRE*
ADRF*
DAT8*
DAT9*
DATA*
DATB*
DATC*
DATD*
DATE*
DATF*
25
BHEN*
ADR10*
26
27
MRDC*
MWTC*
28
29
30
RB2
BCLK
31
ACLK
RB3
32
33
ADR11*
（三）风扇插箱
风扇插箱上下各一个，下有2台风扇，上有1台风扇。
（四）逻辑结构
本控制柜对外提供多种通道，数量分别为：
数字量输入32路
数字量输出8路
模拟量输入47路（其中6路为高压通道，分辨率12位4.88mVLSB）
频率量输入16路
PWM输出1路
RS－422串行通信口2路
辅机控制包括辅助发电机电压调整，辅机过压保护
（五）对软件的支持
系统的中央处理器为80C186，硬件分配如下：
存储器
空间字节数
地址范围
说明
ROM1（EPROM1、2）
128K
0～1FFFFH
LCS范围
ROM2（EPROM3、4）
20000～1FFFFH
ROM3（EPROM7、8）
E0000～FFFFFH
UCS范围
RAM
64K
D0000～DFFFFH
或C0000～FFFFH
电池后备RAM
48K
X0000～XBFFFH
MCS2范围
E2PROM
2K
XC000～XCFFFH
日历时钟
32字节
XD000～XBFFFH
异步通信口
4字节
XF000～XFFFFH
其中“X”由MCS2定义（软件定义）
其中，EPROM1、3、7为偶地址，EPROM2、4、6为奇地址，在东风8B型内燃机车上EPROM3、4未装。
在MCS2有效时，选中48K有备份电池供电的存储器进行存取操作，可以在该48K字节空间内存放机车故障信息、主机实时时钟、机车轮径等参数，待需要时通过显示器查询。
系统复位后从地址FFFF0H开始执行程序。
外部I/O板地址由背部绕接设定，见图7－1。
SEL0～SEL3由背板上绕接线接至+5V或地，不同的接法排列起来就构成24=16个板地址。
（六）EXP插箱各插件板的功能及信号
⒈数字量输出板（FE161A1）
该插件包括8个低侧驱动器（输出吸入电流），所有驱动器与控制电路隔离，并加以锁存。
有两个驱动器可以接成常开式或常闭式线路，其它6个是常开驱动器。
⑴电源
电压V5.0110.0
公差（%，MIN/MAX）566V～125V
电流（典型）A0.220.44
电流（最大）A0.350.59
⑵温升
驱动器在85℃下连续通过1A，输出管在全负载下的温升是15℃～20℃，插件的总功耗在10W以上，因此需要空气自然流通。
连接在每个输出驱动器两端的压敏电阻MOV，在感性负载中电流被切断时吸收了大量的能量，为避免MOV过热，每个驱动器的开关频率应限制在0.5Hz以下。
驱动器在65℃下可通过2A电流90s。
在过载情况下，在两个驱动周期之间需要一个两倍于导通时间的冷却周期。
⑶输出信号（1号槽）
①警铃（微机报警指示灯）驱动（常闭）
②电机磁场削弱驱动
③柴油机停机驱动
④撒砂驱动
⑤空转撒砂指示灯驱动
⑥二级电阻制动驱动
⑦微机励磁驱动
⒉励磁控制板（FE160A1，6号槽）
本插件是用于控制励磁机励磁电流的插件，CPU通过FE总线对此插件的PWM输出脉冲进行调整，从而控制励磁机的输出电流，达到调整牵引发电机输出功率的目的。
⒊数字量输入板（FE102A1）
此插件有16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的信号，可以由带有FE总线的微计算机监控。
各输入通道与FE总线的接口电路有光耦隔离。
两个输入端提供集电极开路输出。
FE总线的这些通道可以不同时使用。
16个数字输入通道的返回线分成16组。
⑴电源
电压V5.0110
偏差5%66V～125V
电流A0.250.175～0.36
电流最大值A0.400.19～0.4
此插件最恶劣的功耗情况高达46W，因此需要空气自然对流，散逸本插件所产生的热量。
⑶输入信号（8号槽）
①牵引工况信号
②制动工况信号
③自负荷工况信号
④励磁供电信号
⑤“0”档位信号
⑥“ZC”闭合信号
⑦“LC”闭合信号
⑧柴油机工作信号
⑨1D～6D切除信号
⑷输入信号（9号槽）
①曲轴箱超压信号
②机油压力低保护切除信号
③空转/滑行保护切除信号
⒋传感器输入板（FE122A1）
该插件是热敏电阻温度传感器和陶瓷压力传感器与EXP的接口板。
共有16路模拟量输入，其中包括6路温度信号，10路压力信号。
数模转换输出为12位，转换范围为－10V～＋10V。
该插件同时能提供用于热敏电阻和陶瓷压力传感器的两种基准信号。
⑴输入信号（12号槽）
①热交换器出口水温输入
②中冷水系统出口温度输入
③中冷水系统进口温度输入
④高温水系统出口温度输入
⑤高温水系统进口温度输入
⑥燃油系统末端压力输入
⑦燃油泵出口压力输入
⑧前增压器机油压力输入
⑨后增压器机油压力输入
⑩机油滤清器进口压力输入
⑵输入信号（14号槽）
①机油进口温度输入
②机油出口温度输入
③接地漏电流输入
④机油进口压力输入
⑤励磁机磁场电流输入
⑥主发磁场电流输入
⑦励磁机电压输入（制动）
⑧机油出口压力输入
⑨模拟扩展输入
⒌模拟量扩展I/O板（FE119A1）
本板为十六选一的模拟量输入插件，用于扩展模－数转换板的输入通道个数。
输入通道的选通信号由FE122A1板给出，可选通十六路输入信号的任意一路。
被选通的输入信号，与FE122A1板的某一输入通道相连接，从而实现了FE122A1板的一路变十六路的扩展。
输入信号（13号槽）
①+24V电源输入
②功调电阻（LCP）滑动端
③功调电阻（LCP）高端
④－24V电源输入
⑤励磁机电压输入（牵引）
⑥牵引电机励磁电流输入
⑦主整流器输出电压输入
⑧1～6号牵引电动机电枢电流输入
⒍频率输入板（FE114A1）
本板是用于检测输入频率信号值的插件。
板上共有八路频率输入通道，东风8B机车使用F1～F6前六路。
频率输入范围允许为10～10000Hz。
本板通过可编程定时器82C54测定输入频率值，通过中断控制器82C59A实现本板和80C186CPU板的中断联络。
⑴输入信号（15号槽）
①#1冷却风扇转速输入（每转60个脉冲）
②#2冷却风扇转速输入（每转60个脉冲）
③柴油机转速输入（每转25个脉冲）
④前增压器转速输入（每转2个脉冲/1个脉冲）
⑤后增压器转速输入（每转2个脉冲/1个脉冲）
⑵输入信号（16号槽）
1～6号牵引电动机速度输入（每转68个脉冲）
⒎CPU板（FE162B，19号槽）
主控制板，采用80C186&
80C186XLCPU，外接晶振频率16MHz。
256kBROM程序区，64kBRAM数据区。
⒏存储器板（FE197A1，20号槽）
本板提供48kB带后备电池的RAM，存放设置信息或故障履历信息。
2kB永久性E2PROM.。
一个后备电池的日历时钟。
两个串行RS－422通信口，其中通信口A用于主机重联通信，通信口B用于主机与微机诊断屏通信。
所有功能操作采用内存映象方式。
第二节 控制软件
控制软件主要具有：
恒功特性控制、电阻制动特性控制、防空转/滑行特性控制、柴油机系统故障诊断及保护功能、电气系统故障诊断及保护功能、传送数据供显示屏显示功能；
高原版软件还具有增压器转速限制等功能。
软件固化在4片EPROM芯片中，芯片安装在CPU板中ROM板上。
一、恒功特性控制
（一）机车牵引特性
机车牵引工况时，在各档的柴油机转速下，柴油机总功率、CHEC（ConstantHorsepowerExcitationControl恒功励磁控制）功率、限压值、限流值，如表7－4所示。
表7－4所列CHEC功率为对应于系统最高效率点的数值。
所谓系统最高效率点，系指机车辅助功率为最小值、功调电阻滑臂处在最大增载位、机车无空转现象、增压器转速未限制、柴油机冷却水温、滑油压力均在正常工作范围之内。
牵引电动机故障切除，限压值保持不变。
每切除1个牵引电动机，恒功和限流值分别降低1/6。
牵引特性表7－4
档位
柴油机转速
r/min
总功率
kW
CHEC功率
电流限制
电压限制
V
400
280
225
1800
270
440
383
315
2310
325
480
500
410
2840
370
520
625
525
3260
560
765
665
3650
455
600
919
820
4060
640
1067
960
4390
540
680
1250
1080
4800
585
720
1471
1355
5100
630
760
1677
1540
5300
675
800
1986
1830
5700
725
840
2295
2115
6000
770
880
2604
2400
6300
810
920
2905
2705
6600
855
3251
3010
6900
905
1000
3611
3420
7200
微机系统接受由功调电阻滑臂提供的电压信号。
当滑臂停留在最大增载极限位时，功率基准为CHEC功率的100%；
随着滑臂向减载方向移动，功率基准线性减低；
当滑臂停留在减载极限位时，功率基准为CHEC功率的80%。
当柴油机转速小于等于640r/min时，功调电阻不起负载调节作用，微机控制只维持主发电机恒功。
即：
⒈当柴油机转速≤640r/min时，修正后的功率基准＝CHEC功率。
⒉当柴油机转速＞640r/min时，修正后的功率基准＝CHEC功率×
（0.8＋0.2×
LCP位置）。
其中：
LCP位置＝功调电阻滑动端电压/功调电阻高端电压×
100%
（二）功率加载率
为了防止当主手柄从低位移动到高位或功率由低到高过渡时柴油机瞬时过载和减少冒黑烟，功率加载率被限制在预定的极限下，功率加载率随CHEC功率的不同而有所不同。
（三）功率减载率
当主手柄从高档位移动到低档位时，为了提供平滑的功率控制，功率减载率被限制在预定的极限下，功率减载率随CHEC功率的差异而有所不同。
（四）电流上升率
电流上升率（单台牵引电动机）被限制在预定的极限下。
对要求提供平滑的牵引电动机转矩，尤其当列车启动时需要这种控制。
单台牵引电动机的最大电流上升率规定为：
200A/s，否则，由功率加载率所限制。
（五）电流下降率
电流下降率被限制在预定的极限下。
这对提供平滑的牵引电动机转矩降低，特别是在主手柄从高档位移动到低档位时是需要的。
单台牵引电动机的最大电流下降率规定为：
250A/s，否则，由功率减载率所限制。
（六）电压上升率
为了提供平滑的电压上升，同步主发电机工作在“开路”状态时的电压上升率被限制在预定的极限下。
开路电压最大上升率规定为：
150V/s，否则，将受功率变化率或电流变化率控制中较小的一个的限制。
（七）电压下降率
当主手柄从高位移动到低位时,为了使同步主发电机电压平滑地减少，同步主发电机电压下降率被限制在预定的极限下。
最大电压下降率规定为：
300V/s，否则，由功率减载率所限制。
（八）牵引电动机磁场削弱
为满足机车恒功速度范围的要求，牵引电动机在牵引工况（主手柄2位及以上）下可进行一级磁场削弱。
当机车达到预先规定的速度值时，微机先降低励磁，减小主发电机功率输出，然后接通磁场削弱接触器线圈电路，使接触器闭合。
这样在过渡过程中，不致使柴油机过载。
当牵引电动机转速≥1237r/min时，投入磁场削弱；
当牵引电动机转速≤1131r/min时，切除磁场削弱。
二、电阻制动特性
机车施行电阻制动时，微机系统使牵引电动机磁场电流和制动电阻电流的最大值被限制在档位允许的极限值下。
其特性曲线如表7－5所示。
牵引电动机磁场电流加载率为：
50A/s。
牵引电动机电枢电流从电机转速为1768r/min时的最大值开始，线性减小到2385r/min时的电流值。
机车实行二级电阻制动。
当牵引电动机转速超过707r/min，切除二级电阻制动；
当牵引电动机转速低于509r/min，投入二级电阻制动；
电阻制动特性曲线表7－5
柴油机转速
最大电枢电流（A）
最大磁场电流
（A）
电机转速电机转速
≤1768r/min＞1768～2385r/min
350线性减小到228
224
400线性减小到260
255
435线性减小到283
293
470线性减小到306
339
505线性减小到328
377
535线性减小到348
423
560线性减小到364
484
590线性减小到384
545
620线性减小到403
615
645线性减小到419
690
670线性减小到435
775
三、防空转/滑行控制
粘着控制系统是与牵引电动机转速相关的控制系统。
在每只牵引电动机换向器轴端安装有电机转速传感器用以测量牵引电动机转速。
牵引电动机每旋转一周，发出68个脉冲。
微机系统连续地检测所有转速信号并进行比较，如果速度差大于预置的限制值，就施行相应的校正保护：
撒砂、降功，卸载等。
任何一位牵引电动机转速为零，都将自动关闭防空转/滑行控制系统。
（一）牵引工况下的空转保护
机车处于牵引工况，当LC接触器线圈得电3s后，如果转速差大于预置的限制值，且电流分配系数大于10%，则认为机车有发生空转的趋势或发生空转。
为保证转速差在规定的限制内，微机系统采取自动撒砂、按比例平滑降功、快速降功、全功率切除等措施，这主要根据空转的严重程度而逐步实施。
当功率降低至相应档位功率的50%时，微机显示屏将显示“严重空转”信息，同时“微机报警指示灯”亮。
由于空转保护的校正作用，空转停止后，微机将恢复至档位允许功率，“微机报警指示灯”熄灭，机车正常运行。
通过微机控制柜面板上的钮子开关可以切除、亦可恢复此保护功能。
（二）电阻制动工况的滑行保护
机车处于电阻制动工况，如果转速差大于预置的限制值，则认为机车有发生滑行的趋势或发生滑行。
为保证转速差在规定的限制内，微机系统采取自动撒砂、按比例平滑降低磁场电流、快速降低磁场电流、切除磁场电流等措施，这主要根据滑行的严重程度而逐步实施。
当磁场电流降低至相应档位磁场电流的50%时，微机显示屏将显示“严重滑行”信息，同时“微机报警指示灯”亮。
由于滑行保护的校正作用，滑行停止后，微机将恢复至档位允许磁场电流，“微机报警指示灯”熄灭，机车正常运行。
四、故障诊断与保护
微机系统持续地通过传感器检测机车电气系统的电压、电流、频率信号和柴油机系统的温度、压力信号以及各种开关量输入信号（所有这些信号被定义为监控参数），与预置门限值相比较，如果检测到的监控参数超限，则产生一条故障信息，并将此信息送到显示屏，使显示屏进入到故障显示方式。
同时，微机控制屏根据故障类别及严重程度的不同，产生相应的保护动作：
报警（指示灯）；
记录故障；
柴油机减载；
柴油机卸载；
柴油机停机；
运行记录器记录。
当机车故障被排除后，EXP根据故障的不同，按相应的复位方法复位故障：
自动－被监控参数低于门限值复位。
自动回零－必需在零位进行自动复位。
（一）故障诊断与保护内容
故障诊断与保护内容如表7－6所示。
故障诊断与保护内容表7－6
故障信息
故障产生条件
（工况）
保护动作
复位方式
主发电机过流
1～6#牵引电机电流和≥7500A
（牵引、电阻制动、自负荷）
报警、记录、卸载
自动回零
主发电机过压
主发电机电压≥1100V
主发电机磁场过流
主发电机励磁电流≥380A
报警、记录
自动
#1牵引电动机过流
#
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