SS9型电力机车逻辑控制单元使用说明书.doc

SS9电力机车 逻辑控制单元(LCU) 使 用 说 明 书 长沙杰瑞电气有限公司 二零零一年九月 1、电力机车逻辑控制单元概述 1.1 电力机车逻辑控制单元概述 电力机车逻辑控制单元（Logical Control Unit—LCU）相当于通常的可编程控制器（PLC）。它在电力机车上的作用主要就是取代传统的继电器有触点控制电路。电力机车的继电器有触点控制系统具有许多特殊性：控制电压为直流110V，继电器的负载电流最大可达近5A，工作环境条件恶劣，一般的PLC无法直接在电力机车上应用。国外电力机车的微计算机控制系统已经很普遍，但即使必威体育精装版型微机控制的电力机车，仍然保留了一定数量的继电器控制电路。实际应用时，电力机车的微机控制系统与传统的继电器布线逻辑控制电路不可避免地要发生信息的交换。众所周知，微机控制系统的工作电压仅几伏，且负载能力很小；而电力机车的控制电源则是110V直流电压，控制对象的负载电流可达数安培。两者之间还涉及许多其他因素。所以，国内外电力机车微机控制系统大都采用了微机控制信号驱动直流24V的微型机械式继电器，再用微型机械式继电器驱动110伏中间继电器的多级驱动方式。如从日本引进的6K型电力机车、国外如ABB公司的机车微机控制系统（MICAS-S、MICAS-2S）和国产韶山系列机车中的微机控制机车即是采用的这种方式。采用电力机车逻辑控制单元就是用现代电力电子和微电子技术构成的逻辑控制单元取代传统的继电器布线逻辑控制电路，用微机发出的指令直接控制接触器等外部负载，避免目前的多级驱动。这样，可以大大简化电力机车的有触点控制电路，减少外部连线，提高系统的可靠性；也可以大大简化电力机车控制系统的设计，提高控制系统设计制造的灵活性，缩短电力机车电器系统设计调试的时间，实现控制系统的通用性。 1.2 电力机车逻辑控制单元与PLC比较 逻辑控制单元与PLC的作用相同，但一般工业用PLC直接用于电力机车主要存在以下几个问题： ·机车电子装置必须符合TB/T 1394 《机车动车电子装置》的要求。而市场上一般的PLC很难满足这一标准的要求。简单地说，一般PLC无法适应机车的工作环境。也无法满足机车控制系统的技术要求。 ·根据IEC标准，一般PLC工作电压为DC 24V或AC 220V，直流输出点的负载能力较低。而电力机车控制电压为DC 110V。并且负载电流比较大，市场上没有这种产品。 电力机车逻辑控制单元，符合TB/T 1394 《机车动车电子装置》的要求。结构组成符合高速列车硬件规范。其内部核心是单片机。主要由主机板、电源、输入板、输出板等所组成。 1.3 电力机车逻辑控制单元的输入电路 电力机车逻辑控制单元的输入信号主要有三类： ·电力机车微机控制系统来的信号。这些信号可以直接输入LCU； ·从司机控制器、按键开关组等来的110V指令信号； ·从主断路器、隔离开关、两位置转换开关和接触器等的辅助触点或者其它用LCU无法取代的特殊继电器来的110V信号。 很显然，后面两种110V的信号是不能直接输入到LCU里面去的，必须经过输入电路进行降压、隔离。所谓电力机车逻辑控制单元的输入电路，是对110V信号电压电路而言的。 电力机车逻辑控制单元的输入单元电路将外部进来的110V信号电压经电阻网络降压、用稳压管限幅，电容滤波，再经光耦隔离后输入LCU主机。这种电路有着应用成熟的优点，实验表明其可靠性很高，抗干扰能力强，能适应电力机车的工作环境。 1.4 电力机车逻辑控制单元的负载特点 国产电力机车上的辅助电机都是采用三相交流异步电动机，而这些三相交流异步电动机是通过三相交流接触器进行控制的。由于三相交流接触器型号的不同，其控制电流变化很大。电空阀与电空接触器的线圈控制电流虽然只有0.12A，但由于线圈有13000匝，所以在线圈开断时感应出的干扰电压可高达1.3KV，对机车微机控制系统和电子线路形成极大的危害。所以，逻辑控制单元的负载，要求LCU不仅能够适应机车恶劣的工作环境，并且应该具有抗干扰性能好等特点。 5电力机车逻辑控制单元的输出电路 LCU内部工作电压为几伏水平，负载能力较小，为了使其具有足够的驱动能力，LCU输出单元电路采用MOSFET作功率开关元件，负载能力大，开关速度高。用高频调制信号通过脉冲变压器耦合去控制MOSFET的通断。并且当110V直流电源电压大范围变化时，逻辑功能保持正常。 电力机车逻辑控制单元的输入输出电路是LCU与电力机车控制系统的接口电路，其性能直接影响机车的行车安全。实验表明，上述的输入输出电路能满足机车控制的要求。 2、逻辑控制单元的硬件系统 2