DF8B机车32位微机控制柜使用维护说明书.docx

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DF8B机车32位微机控制柜使用维护说明书

DF8B机车（32位）微机控制柜

（ZS781-00-00）

使用维护说明书

编制：

何良

校对：

周少云

审核：

姚晓阳

铁道部株洲电力机车研究所

二00四年0八月

1.物理参数……………………………………………………….1

2.电气结构……………………………………………………….1

3.插件说明……………………………………………………….5

4.对软件的支持…………………………………………………12

5.微机工作原理框图……………………………………………14

6.电气参数………………………………………………………15

7.使用注意事项…………………………………………………15

8.安装使用方法…………………………………………………16

9.故障判断与处理………………………………………………16

10.简单的检查方法………………………………………………19

11.环境条件………………………………………………………20

12.屏柜对外接线表………………………………………………20

13．附图1………………………………………………………..28

14．附图2………………………………………………………..29

一、概述

DF8B机车（32位）微机控制柜是在DF8B（16位）微机控制柜基础上专为DF8B机车优化设计研制的，还可适用于辅助交流传动DF8B机车的控制，微机控制柜不仅可以进行恒功励磁和防空转控制，而且可以对柴油机及主要电气设备进行保护，通过与显示屏接口则可以进行故障诊断、显示和记录。

9环境条件

海拔高度≤2500m

工作温度-25℃～+70℃

空气湿度＜90%

倾斜度＜10°

耐振：

适应纵、横、垂直三方面，1~50HZ，＜10m/s2

耐冲击＜30m/s2

装在能防雨、雪、风沙车体内

1物理参数

外形尺寸：

770×486.5×1100mm

机柜质量：

约130kg

安装要求：

底部4×E40、背部2×E25橡胶减振器

吊装方式：

吊五螺钉4×M12

2电气结构

微机控制柜系统方框图见附图1

机柜采用标准屏柜结构。

柜内分三层：

上层为辅机/电源插箱，下层为LCS32微机插箱，中间为风扇插箱，是一种上、中、下三层式的强迫风冷的封闭式结构。

柜子内部顶端安装有辅机用电源滤波器，柜子面板上装有一个转换开关和6个56芯矩形插座，转换开关用于柜内辅机控制插件与其备用件之间的转换，是提高可靠性的措施之一。

2.1辅机/电源插箱

采用标准插箱，箱内有电源插件1块；辅机控制插件二块（热备份），断电条件下，由面板上转换开关切换；信号变换插件1块。

从左至右各插件的位置是：

信号变换插件

电源插件

辅机控制插件1

辅机控制插件2

2.2LCS32插箱

LCS32插箱采用17EL267插箱结构，共有5种5块插件，

各插件插槽位置见插箱盖板内的插件位置表，5种插件的代号、图号、名称和插槽号的关系如下：

代号图号名称插槽号

17FE840A1ZS456—340—010DL数字量输出10

17FE830A1ZS456—330—010DL数字量输入11

17FE850A1ZS456—350—010DL模拟量输入13

17FE820A1ZS456—320A—010DL频率串口板17

17FE810A1ZS456—310A—010DLCPU板18

2.2.1总线结构

LCS32插箱内有一块背板或称底板，用以连接插箱内各种插件，其上的总线称为FE总线，对称槽1~17，总线部分为1A~24C，见下表：

A

B

C

1

+5V

+5V

+5V

2

+5V

+5V

+5V

3

com5

com5

com5

4

com5

com5

com5

5

–15V

–15V

–15V

6

+15V

+15V

+15V

7

com15

com15

com15

8

DAT0

DAT1

9

DAT2

DAT3

10

DAT4

DAT5

11

DAT6

DAT7

12

ADR0

ADR1

13

ADR2

ADR3

14

ADR4

ADR5

15

ADR6

ADR7

16

SEL0

SEL1

17

SEL2

SEL3

18

IORC

IOWC

19

XACK

RB1

20

INIT

RUN

21

WR

BCLK

22

RD

23

ILKOT

ILKIN

24

COM5

COM5

表中ILKIN和ILKOT为连锁信号，当所有插件都插上后，这条连锁路线才通，此时微机才能工作。

下面是插槽18~20的总线：

A

B

C

1

+5V

+5V

+5V

2

+5V

+5V

+5V

3

com5

com5

com5

4

com5

com5

com5

5

–15V

–15V

–15V

6

+15V

+15V

+15V

7

com15

com15

com15

8

DAT0

DAT1

9

DAT2

DAT3

10

DAT4

DAT5

11

DAT6

DAT7

12

ADR0

ADR1

13

ADR2

ADR3

14

ADR4

ADR5

15

ADR6

ADR7

16

ADR8

ADR9

17

ADRA

ADRB

18

ADRC

ADRD

19

ADRE

ADRF

20

DAT8

DAT9

21

DATA

DATB

22

DATC

DATD

23

DATE

DATF

24

COM5

COM5

25

BHEN

ADR10（接com）

A

B

C

26

IORC

IOWC

27

MRDC

MWTC

28

XACK

RB1

29

INIT

RUN

30

RB2

BCLK

31

ACLK

RB3

32

ILKOT

ILKIN

33

ADR11

所有的I/O插件及CPU、存储器插件通过FE总线相互连接，经由主柜的I/O信号及微机电源通过EXP—A、EXP—B、EXP—C、EXP—D四个连接器与FE总线连接。

2.3风扇插箱

风扇插箱上下各一个。

下风扇插箱有3台风扇，风向向下。

顶上有一台风扇。

2.4面板说明

面板上的转换开关为切换插箱中辅机插件用，严禁带电转换，其型号为LW5—15N12564。

6个56芯插座型号为J19Y56Z，它是本屏与机车的接口。

3插件说明

3.1CPU插件

该系统的中央处理器选用的MC68332，外部16MHz晶振。

该系统设计的存储器分程序存储器（flash,D1~D2,1Mbytes）,数据存储器（RAM,D20,512Kbytes）,后备电池存储器（BRAM,D24~D27,2Mbytes）。

程序存储器用于存储控制软件，可现场下载；数据存储器用于存储程序变量及系统堆栈等；后备电池存储器用于存放控制系统故障记录数据。

串行通讯接口是由串行通讯控制器85C30和RS232电平转换接口来完成的。

系统设计时，引入了多路地址/数据总线和多路总线数据

缓冲器。

3.2频率串口插件

该系统设计为16路频率量信号输入采集，2路可选择的RS232/RS422/RS485串行通讯接口。

频率范围：

10Hz~10KHz

幅值：

过零信号（机车无源速度传感器）-15V~+15V

不过零信号（机车有源速度传感器）0V~15V

通信接口:

2路RS232

2路RS485（带隔离）

2路RS422（带隔离）

可任选其中2路工作

频率输入信号如下：

柴油机信号转速输入

6个电机转速信号输入

2个风机转速输入

2个风机转速输入

与彩色显示器通信采用CHA的RS422通信方式。

3.3数字量输入插件

该插件有32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的逻辑信号，可以由带有FE总线的微机监控。

各输入通道与FE总线接线电路有光电隔离。

数字输入信号具体如下：

（1）牵引工况

（2）制动工况

（3）自负荷工况

（4）励磁线圈加电

（5）空气制动

（6）柴油机工作

（7）主控手柄“0”档位信号

（8）磁削信号

（9）ZC闭合

（10）“LC”励磁接触器闭合信号

（11）TM1切除

（12）TM2切除

（13）TM3切除

（14）TM4切除

（15）TM5切除

（16）TM6切除

（17）曲轴箱超压信号

（18）二级显示

（19）＃2空滤器阻塞

（20）＃1空滤器阻塞

（21）机油压力保护切除

（22）空转保护切除

（23）前冷却风扇故障信号（辅助交流用）

（24）后冷却风扇12极运行接触器闭合信号（辅助交流用）

（25）前冷却风扇转换接触器闭合信号（辅助交流用）

（26）前冷却风扇8极运行接触器闭合信号（辅助交流用）

（27）前冷却风扇12极运行接触器闭合信号（辅助交流用）

（28）前冷却风扇断路器闭合信号（辅助交流用）

（29）后冷却风扇故障信号（辅助交流用）

（30）后冷却风扇转换接触器闭合信号（辅助交流用）

（31）后冷却风扇8极运行接触器闭合信号（辅助交流用）

（32）后冷却风扇断路器闭合信号（辅助交流用）

3.4数字量输出插件

该插件有1路PWM输出和12个低侧驱动器（输出吸入电流）用以在负端接通有关接触器和继电器的线圈电路，驱动电流≤2A，开关频率<0.5Hz。

数字输出信号具体如下：

（1）微机报警灯驱动（常闭）

（2）柴油机停机继电器驱动

（3）柴油机超速停机驱动

（4）电机磁场削弱接触器驱动

（5）自动撒砂阀驱动

（6）空转撒砂指示灯驱动

（7）二级电阻制动

（8）百叶窗控制驱动

（9）后冷却风扇8极运行接触器驱动（辅助交流用）

（10）后冷却风扇12极运行接触器驱动（辅助交流用）

（11）前冷却风扇8极运行接触器驱动（辅助交流用）

（12）前冷却风扇12极运行接触器驱动（辅助交流用）

3.5模拟量输入

模拟量输入插件有34路输入通道，7路温度输入，21路低压通道输入和6路高压通道输入。

输入信号如下

（1）~（6）1~6#牵引电动机电枢电流信号

（7）制动磁场电流

（8）主发电机输出电压

（9）励磁机励磁电流

（10）接地漏电流

（11）主发励磁电流

（12）励磁机整流输出电压（制动）

（13）燃油滤清器出口压力

（14）然油泵出口压力

（15）＃2增压器进口压力

（16）＃1增压器进口压力

（17）机油滤清器进口压力

（18）机油进口压力

（19）机油出口压力

（20）LCP高端电压

（21）LCP滑动端电压

（22）+24V电源电压

（23）-24V电源电压

（24）牵引励磁机输出电压

（25）交流辅发电压1（辅助交流用）

（26）交流辅发电压2（辅助交流用）

3.6信号变换插件

该插件用于对7路电流传感器的信号进行变换和滤波放大。

3.10辅机控制插件

该插件包括辅助发电机电压调整，压缩机软启动和辅机过压保护。

*电压调整是指不论压缩机是否工作，使辅机维持110VDC±2%。

压缩机软启动，当得到指令后，先降辅助发电机电压到零，2.5秒后发出合闸命令。

见下图：

t0收压缩机启动指令时刻

t1压缩机接触器合闸时刻

t2控制电压恢复到110V时刻（由于此功能与空调有矛盾，暂不用）。

*过压保护是指一旦反馈电压超过124V，切除自动调整，使机车电路转为固定发电。

插图3LCS32微机工作原理框图

插图3EXP微机工作原理框图

4微机工作原理框图

参见插图3微机工作原理框图

5电气参数

5.1数字量信号：

0~30V为逻辑“0”

45~110V为逻辑“1”

5.2模拟量信号：

高压通道为0~110V

低压通道为0~10V

6.3频率量信号：

10~10000Hz

6.4信号变换共8路：

其中7路与1000A/200mA的电流传感器配用，特性是204.8mA/5V；1路备用。

6.5辅机过压保护值：

124V±2.5V

6.6柜内电源参数

5V±0.5%5A

±15V±1.5%2.2A

±24V±10%-5%6A

7使用注意事项

A.拔出N101~N105插头时须先关掉机控和微机电源；

B.连接和卸下LCS32插箱之前，须先关断如下开关：

1）蓄电池开关和微机电源开关；

2）机车控制开关。

C.更换插件时须采取如下预防措施：

1）严禁带电拔任何插件；

2）在拔出插件前，手先摸一下接地外壳；

3）卸下的插件须放在静电屏蔽袋内。

D.必须戴上接地手镯才能接触器件。

8安装使用方法

在机柜底部有4个M10×25的安装孔，背部有2个M8×20的安装孔，分别通过4个E40和2个E25减振垫安装在架上，具体位置参见附图2。

机车送来的信号线通过56芯插头与本柜对应插座连接，插入插头时要注意机械连锁位置一致。

卸下相应的固定螺钉和连接器，辅机/电源插箱和LCS32插箱均可单独拆、卸更换。

9故障判断处理

LCS32微机箱每块插件均装有1个CPLD指示灯，微机正常工作时CPLD指示灯应闪烁。

CPU插件装入之前，应确认拨码开关和跳线所处的位置正常。

工作时CPU拨码开关和跳线位置应为：

K1的1、4脚合，2、3脚断；跳线J4断开。

系统正常工作时，CPU插件上的8个指示灯工作情况如下：

1HL—8HL指示灯闪亮，系统软件工作正常

9HL指示灯闪亮，CPLD工作正常

10HL指示灯常亮，电源工作正常

若机车控制系统出现故障，可先观察软件指示灯的工作情况，如果指示灯某一个或多个指示不正常，可以将系统进行重新复位处理。

9.1控制柜装车运行时，若辅助发电机不受控制，比如没电或电

压偏高，或辅发开机自动开关跳闸，则可能是辅机控制插件发生故障，处理办法是在辅机启动之前转动本控制柜面板上的转换开关，由另一个辅机控制插件接替运行（注意：

严禁带电转换）。

9.2若总控开关合闸后控制柜不工作，则可通过电源插件面板上

的插孔进行检查。

若是微机电源有问题，则进行更换，方法如下：

断开总控和机控开关，打开柜门，将上插箱中左边的电源插件取下，将右边的电源插件换入左边的插槽中，并将插件面板上的纽子开关向上合上。

9.3如CDID显示主发电机电压偏高，机车功率不足，则有可能

是主发电机电压传感器或信号变换插件有问题。

如CDID显示主发电机功率过低，柴油机转速上不去，则有可能是主发电机电压传感器或牵引电动机电流传感器及信号变换插件有问题。

如主手柄8~16位时机车主发电机功率偏低，则可能是LCP位置（Rgt）不正常，应查机车相关线路。

9.4如电源正常而微机不工作，则可能是下插箱（LCS32）故障，

即微机故障，应急处理方法：

机车转入故障运行。

LCS32微机故障及处理：

9.4.1若微机完全不能工作，则有可能是CPU有问题，

更换上备用插件即可，注意更换CPU插件时应写好软件。

9.4.2若机车一端CDID显示正常，另一端CDID显示不正常，则

可能是那端显示器有问题。

若机车两端CDID显示均不正常或通信故障，则有可能是频率串口插件有故障。

9.4.3若机车偶有空转撒砂现象发生，则可能是真空转，微机自动

给以保护，属正常现象。

若某个电机转速持续异常，如车速低时，显示该电机转速过高，或车速高时，该电机转速震荡，则有可能是转速传感器有问题，应先检查及更换该速度传感器；若确认速度传感器正常，再更换频率串口板。

9.4.4若微机控制箱控制的机车继电器如撒砂驱动、磁场削弱等

继电器持续工作不正常，则应先检查该继电器及其线路，在确认正常的前提下，可更换数字输出插件。

9.4.5若某些信号如机油进、出口温度、压力信号持续显示不正

常，而实际上该模拟量正常时，则应检查相应的传感器及其线路，在确认正常的前提下，可更换模拟量输入插件。

9.4.6若柴油机转速异常，引起机车工作不正常，则有可能是柴油

机转速传感器有问题，应检查柴油机转速传感器及其线路，在确认正常的前提下，可更换频率串口板。

9.4.7若机车恒功励磁不正常如斩波管不能开通或总是满开通，

则可能是励磁控制有问题，可更换数字输出板。

但从微机控制柜使用情况来看，未发生过因控制柜自身问题而出现的故障，一般的故障均因传感器及其线路所引起。

遇到故障时一般应先从相应的外部传感器、继电器、接触器及其线路方面查起，在确认无误后，再考虑更换插件。

10简单的检查的方法

a）属于下插箱（LCS32）内插件的故障，在地面请使用株洲所研制的32位微机专用测试台测试。

b）电源插件：

地面试验在2d20接110V+，在2d24接110V–，则应该在如下端子产生相应电压：

1d22:

+5V,1d30:

+15V,1d16:

公共地，1d28：

–15V,2d6:

+24V,2d2:

–24V,在车上，打开柜盖，用万用表检查测孔+5V,±15V,±24V是否正常。

c）信号插件：

在1d2与1d32（地）间通204.8mA电流（电机1电流1024A）则2d22应为5V，车上D1D显示TM1电流1024A。

在1d4与1d32（地）间通204.8mA电流（电机2电流1024A）则2d26应为5V，车上D1D显示TM2电流1024A。

在1d6与1d32（地）间通204.8mA电流（电机3电流1024A）则2d28应为5V，车上D1D显示TM3电流1024A。

在1d10与1d32（地）间通204.8mA电流（电机4电流1024A）则2d12应为5V，车上D1D显示TM4电流1024A。

在1d14与1d32（地）间通204.8mA电流（电机6电流1024A）则2d16应为5V，车上D1D显示TM6电流1024A。

在2d4与1d32（地）间通204.8mA电流（励磁制动电流1024A）则2d2应为5V。

d）辅机插件

地面测试，搭接如下电路，当电压反馈端2d4和励磁高压端1d20接110V+,1d22接110V–,当V反从112V→110V→107V时V0按图4变化。

当空压机指令110V电压在2d16上时，V0逐步降至0，然后在空压机启动端2d18输出110V电平。

经过2.5秒后又恢复原状，若调整2d4至125V，则过压开关1d10―1d12接通。

插图4插图5

屏柜对外接线表：

X101：

A1

TM磁场削弱驱动

X101：

A2

前冷却风扇8极运行接触器驱动

X101：

A3

柴油机停机驱动

X101：

A4

前冷却风扇12极运行接触器驱动

X101：

B1

空转撒砂指示灯驱动

X101：

B2

警铃〔BLR〕驱动

X101：

B3

后冷却风扇8极运行接触器驱动

X101：

B4

故障励磁驱动

X101：

C1

撒砂驱动

X101：

C2

后冷却风扇12极运行接触器驱动

X101：

C3

二级电阻制动

X101：

C4

百叶窗控制驱动

X101：

D2*D3

+110V输入〔微机电源用〕

X101：

D4

+110V输入〔数字输出用〕

X101：

E1*E2

110V返回〔微机电源用〕

X101：

E3

110V返回〔数字输出用〕

X101：

F2

110V返回〔数字输入用〕

X101：

H1

LCP高〔正端〕

X101：

H3

LCP滑动端

X101：

K1

+110V〔供励磁用〕

X101：

K2

+110V〔供励磁用〕

X101：

L3

励磁机电源

X101：

L4

励磁机电源

X101：

M1

励磁机驱动

X101：

M2

励磁机驱动

X101：

N3

励磁机驱动返回

X101：

N4

励磁机驱动返回

X102：

A1

柴油机油进口压力传感器电源

X102：

A2

柴油机油进口压力传感器输入

X102：

A3

柴油机油进口压力传感器返回

X102：

B2

柴油机油出口压力传感器输入

X102：

B3

柴油机油出口压力传感器返回

X102：

B4

柴油机油出口压力传感器电源

X102：

C1

＃1增压器机油进口压力传感器电源

X102：

C2

＃1增压器机油进口压力传感器输入

X102：

C3

＃1增压器机油进口压力传感器返回

X102：

C4

COM〔+24V返回〕

X102：

D1

COM〔+24V返回〕

X102：

D2

＃2增压器机油进口压力传感器输入

X102：

D3

＃2增压器机油进口压力传感器返回

X102：

D4

＃2增压器机油进口压力传感器电源

X102：

E1

机油滤清器进口压力传感器电源

X102：

E2

机油滤清器进口压力传感器输入

X102：

E3

机油滤清器进口压力传感器返回

X102：

E4

COM〔+24V返回〕

X102：

F1

COM〔+24V返回〕

X102：

F2

燃油泵出口压力传感器输入

X102：

F3

燃油泵出口压力传感器返回

X102：

F4

燃油泵出口压力传感器电源

X102：

G1

燃油滤清器出口压力传感器电源

X102：

G2

燃油滤清器出口压力传感器输入

X102：

G3

燃油滤清器出口压力传感器返回

X102：

G4

COM〔+24V返回〕

X102：

H1

柴油机高温水系统进口温度输入

X102：

H2

柴油机高温水系统进口温度返回

X102：

H3

高温水系统进口温度电源

X102：

J2

中冷水系统出口温度电源

X102：

J3

柴油机中冷水系统出口温度输入

X102：

J4

柴油机中冷水系统出口温度返回

X102：

K1

热交换器出口水温输入

X102：

K2

热交换器出口水温返回

X102：

K3

热交换器出口水温电源

X102：

L3

柴油机油出口温度输入

X102：

L4

柴油机油出口温度返回

X102：

M1

柴油机油出口温度输入

X102：

M2

柴油机油出口温度返回

X102：

N2

柴油机高温水系统出口温度电源

X102：

N3

柴油机高温水系统出口温度输入

X102：

N4

柴油机高温水系统出口温度返回

X102：

P1

柴油机中冷水系统进口温度输入

X102：

P2

柴油机中冷水系统进口温度返回

X102：

P3

柴油机中冷水系统进口温度电源

X103：

A1

牵引工况

X103：

A2

制动工况

X103：

A3

“0”位信号

X103：

A4

“ZC”闭合

X103：

B2

“LC”闭合

X103：

B4

曲轴箱起压

X10