客车电气综合控制柜使用说明书(DC600V).doc

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TKDG型铁路客车电气综合控制柜使用说明书

25G型DC600V供电客车用

TKDG型铁道客车电气综合控制柜

使用说明书

武汉新创芯科技有限责任公司

二○○九年一月

一概述

TKDG型铁道客车电气综合控制柜（以下简称综合控制柜）用于DC600V供电旅客列车，是集电源转换控制（控制柜可实现两1×35kVA单逆变器车邻车AC380V互备供电功能）、空调机组控制、蓄电池欠压保护、照明控制、车载网络通讯等功能单元于一体的智能型综合控制柜。

综合控制柜的控制核心采用可编程控制器（以下简称PLC），PLC通过微型可编程终端PT（以下简称显示触摸屏）接受各种指令并自动执行相应的操作步骤，对电气系统运行中出现的各种故障及时进行诊断、指示并保护。

综合控制柜具有检测、控制、诊断保护、信息提示、联网通讯功能，实现电气控制系统的综合控制，可进行车对车通信，并为逐步实现车对地、地对车的计算机联网通讯打下基础。

由于2009年铁道部屯兵车为减配客车，电气系统的部分功能被减掉，但为了保持使用说明书描述的完整性，满足铁道部标配统图要求，使用说明书仍保留了被减掉功能部分的说明描述，控制柜的功能配置以实际电气原理图为准。

例如此批车无防滑器及其通信、无温水箱、无水位显示仪、无轴报器网关、无车门通信、无烟火报警器通信等，但仍保留了上述各功能单元的描述。

二主要特点

1．综合控制柜实现了客车电气控制系统的小型化、智能化、集成化和系统化。

2．综合控制柜根据预设参数实现自动控制，减轻了操作人员的工作强度，避免由于人为误操作引起的事故，便于操作和维护。

3．综合控制柜对整车电气系统参数进行实时监测，出现故障时及时进行保护动作，避免了由于保护不及时而引起的严重后果。

4．综合控制柜可对轴温报警器、防滑器、烟火报警器、车门的状态进行监视和显示。

5．综合控制柜充分考虑了整车各个电气功能部件的协调工作，使整个电气系统工作更加安全可靠。

6．根据电气系统布线的有关规范和实际存在的问题，不同系统、不同电压等级、不同电流类别的导线尽量相互隔离，结构设计上尽量减少相互间的电磁干扰。

7．综合控制柜的控制方案以自动为主，同时考虑控制系统故障的应急措施，包括极端情况下的手动应急措施。

8．综合控制柜主要具备六大部分功能：

①电源转换控制功能（控制柜可实现两1×35kVA单逆变器车邻车AC380V互备供电功能）；②空调机组控制功能；③蓄电池欠压保护功能；④照明供电功能；⑤轴温报警器、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱状态监视功能；⑥联网通讯功能。

三产品型号：

TKDG-1T1-40（D）、TKDG-1T1-35（D）、TKDG-1T2-29（D）

四技术规格

（一）结构参数

控制柜外形尺寸：

2000mm×1300mm×350mm（高×宽×厚）

上柜外形尺寸：

850mm×1300mm×350mm（高×宽×厚）

下柜外形尺寸：

1150mm×1300mm×350mm（高×宽×厚）。

（二）主要技术参数及功能

1．综合控制柜控制单元由PLC主机单元（CPM2A-CPU61）、12/8点的I/O扩展模块（CPM1A-20EDR1）、信息显示触摸屏（NT31-ST123-EV3）组成。

PLC功能

PLC是可编程逻辑控制器的缩写，对整个电气系统进行自动控制，实时监测电气系统运行过程中的参数并进行分析，出现故障时自动处理，通过显示触摸屏实现人机对话，响应显示触摸屏输入的命令、参数，将故障信息、运行记录通过显示触摸屏显示等。

模拟量输入点：

17点（0～10V）

温度输入点：

1点（PT100）

开关量输入点：

24点（直流24V，8mA），

开关量输出点：

24点（继电器输出）

输出端最大开关能力：

2A，250VAC（cosφ=1）；2A，DC24V

输出端最小开关能力：

10mA，5VDC

显示触摸屏功能

显示触摸屏是一种微型可编程终端，采用全中文液晶显示触摸屏（带背光），具有字符类型和图象类型显示，由通讯接口和PLC的外设接口进行通讯。

主要功能是现场参数设定，电源转换、空调机组等功能单元运行工况的人为控制，运行工况参数的显示，实时显示各功能单元的运行状态及实时报告故障现象。

字符、图象类型显示：

20×15个汉字

液晶显示器规格：

320×240点

有效显示面积：

122×92mm2

2．交、直流电源规格：

主电路电源

主电路由两路电源母线中的其中一路提供电源，向逆变器、充电器、客室电热等供电，并由逆变器Ⅰ、逆变器Ⅱ变换成AC380V/50Hz，向车内空调、伴热等交流负载供电

直流主电源：

DC600V

额定工作电压：

DC600V

电压波动范围：

DC500V～DC660V

交流主电源：

AC380V

额定工作电压：

三相交流380V

电压波动范围：

三相交流323V～437V

额定工作频率：

50Hz±1Hz

蓄电池

DC110V电源全列贯通，各车厢蓄电池及充电器通过逆流二极管与DC110V干线并联。

蓄电池在充电机停止或故障时，向本车照明、水位显示、车下电源箱控制、温水箱开水炉控制等DC110V用电负载供电。

电池欠压保护动作值：

DC91V±1V恢复值：

DC97±1V

直流控制电源

车下电源箱、应急灯、轴温报警器、防滑器、PLC等重要负载由列车DC110V母线供电；照明、温水箱、开水炉、水位显示等负载的控制电源由本车DC110V电源提供；控制柜内的DY1电源模块将DC110V电源转换成DC24V电源向PLC、显示触摸屏、网关、安全用电记录仪供电；转换成DC12V向传感器供电；DC110V/DC48V电源将DC110V转换成DC48V电源向尾灯、电话插供电。

直流电器控制电路

额定工作电压：

DC110V

电压波动范围：

DC77V~DC137.5V，空调控制部分可为DC88V~DC121V

PLC、触摸屏电路

额定工作电压：

DC24V

电压波动范围：

DC20.4V～26.4V

信号采集电路（传感器）

额定工作电压：

DC12V

电压波动范围：

DC11.4V～12.6V

输出电压范围：

DC0～10V；0～5V

PLC、触摸屏及传感器供电电源模块

额定输入电压：

DC110V

输入电压波动范围：

DC77～137.5V

额定输出电压：

DC24V（±5%）；DC12V（±5%）

额定输出电流：

DC24V不小于3A；DC12V不小于1A

电压调整率：

不大于1%

电流调整率：

不大于1%

输出电压纹波峰-谷值（VP-P）：

不大于1.0V

变换效率：

大于80%

尾灯、电话插座供电电源

额定输入电压：

DC110V

输入电压波动范围：

DC77～137.5V

额定输出电压：

DC48V（±5%）；

额定输出电流：

不小于1A

电压调整率：

不大于1%

电流调整率：

不大于1%

输出电压纹波峰-谷值（VP-P）：

不大于1.0V

变换效率：

大于80%

3．WG型网关规格

WG型网关用于铁道客车TKDT或TKDG型电气综合控制柜。

其中包括PLC网关、轴温报警器网关、防滑器网关、烟火报警器网关等。

这些网关一方面通过各种通信接口实现PLC到安全记录仪之间、轴温报警器到PLC之间、防滑器到PLC之间、烟火报警器到PLC之间的数据传递，另一方面通过Lonworks接口及列车总线实现车辆间的信息和命令传递。

额定输入电压：

DC24V；输入电压波动范围：

DC20V~27V

外形尺寸：

160mm×90mm×42mm

安装尺寸：

145mm×63mm，安装螺丝：

M4

4．DL-Ⅱ代理节点

代理节点是联接列车网和车辆网的桥梁，有2个独立的Lonworks通讯接口。

上行Lonworks通讯接口负责列车级网络通信，接收列车主机的信息，并将信息转发给下行Lonworks通讯模块。

下行Lonworks通讯接口负责车辆级网络通信，转发集中控制命令，接收车辆级各应用节点传输的参数、工作状态等信息。

额定输入电压：

DC24V

输入电压波动范围：

DC20V~27V

外形尺寸：

160mm×90mm×56mm。

安装尺寸：

145mm×63mm，安装螺丝：

M4

（三）环境条件

1．工作环境温度：

0℃～＋50℃

2．存储温度：

－25℃～＋60℃

3．相对湿度：

最湿月月平均最大相对湿度不大于90%（该月月平均最低温度为25℃）。

4．海拔高度：

≤2500m。

5．振动：

相对于客车的垂向、横向和纵向存在着频率f为1～50Hz的正弦振动，其振动加速度在频率f为1～10Hz时等于0.1g（g为重力加速度，可以减化为10m/s2计算），当频率f为10～50Hz时等于1g。

因机车连挂时的冲击，沿机车纵向激起的加速度不大于3g。

五系统功能说明

（一）电源供电转换功能

综合控制柜的电源有两路直流母线，通过转换开关SA1分“自动”和“试验Ⅰ路”、“试验Ⅱ路”、“停止”。

1．正常情况下，转换开关置于“自动”位

①Ⅰ路、Ⅱ路均有电（电压高于DC500V），设定车厢号后，PLC按照均衡供电原则，奇数号车厢选择Ⅰ路供电、偶数号车厢选择Ⅱ路供电，Ⅰ路和Ⅱ路供电互锁，显示屏显示相应信息，电源指示灯亮。

②如果Ⅰ路有电、Ⅱ路无电，所有车厢PLC通过检测可自动选择Ⅰ路供电，空调（客室电热）减载运行。

此时如果Ⅱ路重新供电，则偶数车厢PLC通过检测可重新选择Ⅱ路供电。

③如果Ⅱ路有电、Ⅰ路无电，所有车厢PLC通过检测可自动选择Ⅱ路供电，空调（客室电热）减载运行。

此时如果Ⅰ路重新供电，则奇数车厢PLC通过检测可重新选择Ⅰ路供电。

④可以通过触摸屏的电源控制菜单和提示选择或转换供电回路。

⑤在Ⅰ路、Ⅱ路都有电，奇数号车厢Ⅰ路供电、偶数号车厢Ⅱ路供电的情况下，如果Ⅰ路（Ⅱ路）电源出现过压故障，PLC自动转换到另一路电源供电，同时空调（客室电热）减载运行。

当电源电压值恢复正常，通过触摸屏操作解除故障保护或电源重新供电，PLC自动转换回原供电回路，负载恢复恢复原工况运行。

两路供电回路重新供电时，PLC将自动解除保护，转换到原供电回路。

⑦在一路有电，另一路无电，所有车厢都是同一路供电的情况下，如果供电回路出现故障，则PLC停止供电，不进行转换。

⑧在一路正常，另一路存在故障未消除，车厢供电已经进行了一次转换的情况下，如果供电回路再出现故障，则PLC停止供电，不进行转换。

⑨故障排除后，可以通过触摸屏上的“电源控制”菜单，按下“停止供电”或“自动供电”触摸开关解除故障保护。

通过PLC检测后，PLC自动转换回原供电回路，负载恢复原工况运行。

⑩故障排除后也可以通过转换开关由“停止”位转换到“自动”位来解除保护，转换回原供电回路，通过PLC检测后，负载恢复原工况运行。

出现过压故障，恢复正常后，两路供电回路重新供电时，PLC将自动解除保护转换到原供电回路，恢复原工况运行。

2．试验时，可将转换开关置于“试验Ⅰ路”或“试验Ⅱ路”，人为选择Ⅰ路供电或Ⅱ路供电，此时PLC只进行检测报警，不能进行电源回路的转换。

3．主电路中接有电流传感器、电压传感器，并设在线绝缘检测装置，显示触摸屏上可显示主电路的电压、电流、DC110V母线电压、本车蓄电池电压、电源状态、逆变器输出电压等信息，当某路电源出现过压、绝缘等故障时，显示触摸屏显示故障提示，相应电源故障灯亮。

4．正常供电时，DC600V电源给车下电源箱、客室电热供电，逆变器为空调机组、伴热、温水箱、电开水炉等负载供电，DC110V电源向照明、车下电源箱控制、轴温报警器、防滑器、水位显示仪等供电。

5.控制柜可实现两1×35kVA单逆变器车邻车AC380V互备供电功能

安装1×35kVA单逆变器的硬卧与软卧车控制柜内设置3AC380V互备供电控制电路，由互备供电控制转换开关SA6与相应配线、端子组成。

仅装配一台35kVA逆变器的减配客车在车辆编组后，必须通过综合控制柜内互备供电控制转换开关SA6的选择将减配客车两两一组进行组合，组成互备供电车组（选择方法：

将两辆相邻单逆变器车的控制柜内互备供电控制转换开关SA6分别选择到两车相邻接的一端。

）。

当有减配客车本车装配逆变器发生不可自恢复故障且无法正常工作时，通过同一互备供电车组内两车逆变器与综合控制柜的控制配合，自动完成由正常减配车的逆变器输出3AC380V电源，供故障减配客车与正常减配客车交流负载共同使用，两车空调系统自动控制模式下制冷工况非全载运行，实现互备供电车组的3AC380V互备供电。

控制柜“车下电源”画面显示相应逆变器信息，单逆变器车供电模式显示为“扩展供电”、“扩展受电”、“正常模式”、“互备供电”，双逆变器车供电模式显示为“正常模式”、“互备供电”。

当同一互备供电组合内的两台单逆变器均故障时可人工干预，操作转换开关SA6重新与相邻未故障单逆变器车进行组合。

（二）空调机组控制功能

空调机组控制功能通过转换开关SA2分为“自动”、“试验暖”、“试验冷”、“停止”。

1.正常情况下，转换开关SA2置于“自动”位

①电源供电开始后，PLC控制空调机组自动进入“自动”运行，PLC根据当前逆变器状态以及车厢里温度传感器检出值与预先在管理界面（画面6）设定的“制冷”、“制暖”温度设定值进行比较后，进行空调机组的“自动”运转，空调机组有六种工况“弱风”、“强风”、“半冷”、“半暖”、“全冷”、“全暖”。

“制冷”温度设定值为空调机组根据车内温度从“半冷”工况转入“强风”工况时的临界温度（预设为24℃）；“制暖”温度设定值为空调机组根据车内温度从“弱风”工况转入“制暖”工况时的临界温度（预设为18℃）。

②可以根据显示触摸屏上的空调控制菜单和提示，选择“强风”、“半冷”、“全冷”、“弱风”、“半暖”、“全暖”等运行方式，此时空调机组不受温度控制（空调机组长时间运行于此控制方式下，会发生机组内部保护故障，故建议实际使用时谨慎使用此控制方式，若使用，则必须在有操作人员监视的情况下使用。

），按下“全自动”触摸开关可以返回受温度控制“自动”状态，按下“停止”触摸开关，空调停止运行。

③制冷时，强风机发生故障，对应通风机、冷凝风机、压缩机停止工作；冷凝风机发生故障时，对应冷凝风机、压缩机停止工作；制暖时，弱风机发生故障，对应通风机、空气预热器停止工作。

④在“半冷”工况下，压缩机运行时发生故障，有故障的压缩机将停止运行，并自动切换到另一组压缩机启动运行；在“全冷”工况下，运行发生故障，有故障的压缩机停止运行，保持无故障压缩机继续运行。

在“半暖”工况下，预热器运行时发生故障，有故障的预热器将停止运行，并自动切换到另一组预热器启动运行；在“全暖”工况下，PLC根据电流检测判断预热器运行发生故障，有故障的预热器停止运行，保持无故障预热器继续运行。

⑤空调机组有故障时，通过按下显示触摸屏上的“停空调”停止空调运行，故障排除后，再按下“启空调”空调机组重新运行后，PLC通过检测可以重新启动空调机组。

⑥故障排除后也可以通过转换开关由“停止”位转换到“自动”位，空调机组自动转换到“自动”运行状态，通过PLC检测后，空调机组恢复运行。

2．当空调在“自动”位运行时，PLC根据逆变器输出电压和逆变器自身给出的信号判断其工作状态。

如果PLC根据输出电压判断逆变器发生故障，相应风机、压缩机或预热器停止工作，相应故障指示灯亮，触摸屏显示相应信息。

（建议用户将供电和空调转换开关拨到“自动”位运行。

）两台逆变器相互热备，当其中一台逆变器自身检测出有故障时（此时逆变器给PLC一个故障信号），另一台逆变器负责本车供电，这时逆变器给出减载信号，硬座及餐车控制柜减载信号送给PLC，PLC检测到逆变器给出半载信号时，空调自动减载运行，触摸屏显示相应信息。

当逆变器故障恢复减载信号消失后空调自动恢复原工况运行。

硬卧和软卧车控制柜不将逆变器减载信号送给PLC。

3．试验时，可将转换开关置于“试验冷”或“试验暖”，人为选择制冷工况，启动强风、冷凝风机或制暖工况启动弱风。

此时PLC只能对空调机组进行监测，不进行保护动作。

4．机组主回路中接有电流传感器，显示触摸屏上可以显示空调机组的运行工况、压缩机或空气预热器运行状况、累计运行时间及电流值，可以显示“制冷”、“制暖”设定温度值。

当机组出现过载、过流故障时，显示触摸屏显示故障提示状态，空调故障灯亮，可以按下“回主画面”触摸开关返回主画面。

5．空调机组的压缩机及空气预热器按照累计时间运行，半冷或半暖时累计时间少的机组启动运行，运行2小时后自动转换到另一机组交替运行。

累计运行时间多的机组达到9997小时后，同一空调两台机组运行时间同时减去一定时间，保证两台机组累计时间差不变。

（四）蓄电池欠压保护功能

为保护蓄电池，综合控制柜设蓄电池欠压提示、保护功能。

当PLC检测到本车蓄电池电压低于欠压保护设定值时，触摸屏应显示相应故障信息，提示用户；蓄电池欠压保护功能判断信号由车下电源给出，当蓄电池欠压时，车下电源给出信号切断相应负载。

（五）照明控制功能

照明控制功能通过转换开关SA4分为“半灯”、“全灯”、“停止”。

将SA4置于“半灯”使得终夜灯和应急灯工作；将SA4置于“全灯”使得终夜灯、半夜灯和应急灯工作。

转换开关SA4放置于乘务员室（餐车置于控制柜面板）。

（六）轴温报警器、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱状态监视功能

通过WG型网关能够将轴温报警器、防滑器、车下电源箱的状态信息送给PLC，并在触摸屏上显示。

通过主画面上的“本车网络”触摸开关可以查询本车轴温报警器、防滑器的详细信息。

（PLC及显示触摸屏预留了烟火报警器、车门的状态监视功能，只需增设相应设备及相应网关即可）

（七）联网通讯功能

代理节点能实现车辆间的通讯。

各个车厢的PLC通过代理节点将本车信息、发送给其它车厢的命令传送到列车总线上，供其它车厢调用。

本车PLC可以通过代理节点读取列车总线上其它任一节车厢的信息；接收其它车厢发送给本车的命令并执行。

（注：

PLC上的PORT口的拨动开关必须置于OFF）

六系统操作

（一）系统参数设定

警示：

综合控制柜使用前，必须合理地设定系统参数，否则综合控制柜将无法正常运行，这些参数的设定应该根据综合控制柜所带负载的实际情况认真设定、确认。

操作步骤：

按下“画面选择”按钮中“管理界面”触摸开关，弹出系统管理员密码进入画面（画面5），按“口令”触摸开关调出键盘，密码为“837”，按回车键输入密码再按下“确认”调出管理界面（画面6）。

在上用手轻触数字显示处，调出“键盘”（画面25），利用键盘设定空调机组制冷（压缩机）、制暖（空气预热器）设定值、直流漏电保护值、电池欠压保护值、欠压恢复值、车厢号、车辆号。

输入值确认后按下回车键输入设定值，完成后按下“关闭键盘”触摸开关即可关闭键盘。

按下“回主画面”触摸开关返回主画面。

DC600V电源漏电保护值出厂时预设为100mA，蓄电池欠压保护值出厂时预设为92V，空调机组制冷（压缩机）、制暖（空气预热器）设定值按照所配合机组型号出厂前设定。

车厢号必须在车辆编组后，运行前按照实际车厢号在触摸屏上设定，全列车辆车厢号不得重复，加车车厢号应依次顺延。

例如：

正常编组时最后一节车厢号为17，则加1、加2、加3的车厢号在触摸屏上依次设定为：

18、19、20。

车辆号依据铁道部批准印刷在车体外侧侧墙上的车号来设定，车号的设定必须准确无误。

设定车厢号或车辆号后，必须重新给代理网关、PLC网关、PLC主机重新上电。

空调制冷、制暖值相差不小于4℃。

制冷温度设定值最低不得小于20℃。

按下“断电源”或“不断电源”触摸键，选择有烟火报警时是否切电源，设定完毕后，请将PLC重新上电。

（此项为预留功能）

（二）供电人工转换、操作

按下“画面选择”（画面24）画面上的“供电信息”触摸开关进入“供电系统信息”画面。

（画面2）

人工强制选择电源供电回路“Ⅰ路供电”或“Ⅱ路供电”，可以按下“供电控制”触摸开关，调出“电源控制”画面，根据触摸开关上的文字提示人工强制选择“Ⅰ路供电”或“Ⅱ路供电”。

此时如果电源停止，且所选择供电回路有电，则选择该路供电；如果正在此路供电则电源继续供电；如果是另一路供电则转换到此路供电。

按下触摸开关“自动供电”，则自动返回PLC默认的供电回路，即奇数车厢Ⅰ路供电，偶数车厢Ⅱ路供电。

人工强制选择电源供电回路应有特殊原因时使用，使用后如无特殊原因应转换回“自动供电”状态。

当通过触摸屏“供电控制”控制供电的状态时，供电状态字符串应显示“电源手动”

如果电源曾出现故障，确认故障排除后，可以按下“停止供电”或“自动供电”解除故障保护，通过PLC检测后，重新启动供电。

仅装配一台35kVA逆变器的减配客车在车辆编组后，必须通过综合控制柜内互备供电控制转换开关SA6的选择将减配客车两两一组进行组合，组成互备供电车组（选择方法：

将两辆相邻单逆变器车的控制柜内互备供电控制转换开关SA6分别选择到两车相邻接的一端。

）。

（三）空调人工转换、操作

在“画面选择”画面，按下“空调信息”触摸开关，进入“空调系统信息”画面（画面3）。

人工强制选择空调工况，可以按下“空调控制”触摸开关，调出“空调控制”（画面25）。

“空调控制”设有十个触摸键：

强风、弱风、半冷、半暖、全冷、全暖、全自动、电热1、电热2、停空调、停电热。

这些触摸开关的含义如下：

“强风”、“弱风”、“半冷”、“半暖”、“全冷”、“全暖”是人工强制空调机组转换到所选择的工况运行，直到选择其它工况、停空调或全自动，此时空调机组处于不受温度控制的状态。

（空调机组长时间运行于此控制方式下，会发生机组内部保护故障，故建议实际使用时谨慎使用此控制方式，若使用，则必须在有操作人员监视的情况下使用。

）

“停空调”是停止空调运行。

“全自动”是控制空调机组由不受温度控制的状态转换到受温度控制的自动运行状态。

此时客室电热与空气预热器连动。

“电热1”、“电热2”是启动客室电热器，“停电热”是关闭客室电热器。

当通过触摸屏“空调控制”菜单控制空调的状态时，空调状态字符串显示“空调手动”

为保证空调动作的安全、准确，在通过触摸屏启动制冷或制暖时，请先点击“停空调”、“停电热”，待空调电热完全停止后，再选择你所要求的空调工况。

若无特殊原因建议空调在“全自动”状态下运行。

（四）供电、空调、车下电源运行参数、当前故障查询

在“画面选择”画面中按下“供电信息”触摸开关，调出“供电系统信息”画面（画面2），显示出目前电源状态及参数；按下“空调信息”触摸开关切换到“空调系统信息”画面（画面3），显示出目前空调机组状态及参数；按下“车下电源”触摸开关切换到“车下电源信息”画面（画面4），显示出目前车下电源转换箱状态及参数；按下“当前故障”触摸开关切换到“当前故障”画面（画面8），显示当前电气系统存在的故障。

（五）运行记录、故障记录、故障历史查询

在“画面选择”画面中，按下“故障记录”触摸开关，调出“故障记录”画面（画面9），显示最近故障前十分钟、每隔两分