内燃机车中继控制器的研究与设计

1、轨道交通与电力牵引技术研究所轨道交通与电力牵引技术研究所第一章 绪论第二章 内燃机车的电气系统分析第三章 中继控制器的硬件设计第四章 中继控制器的软件设计第五章 现场安装与调试第六章 总结与展望轨道交通与电力牵引技术研究所电气分析硬件设计软件设计安装调试总结与展望第一章绪论轨道交通与电力牵引技术研究所电力机车内燃机车电气化非电气化2013年交通运输部统计数据铁路机车拥有量：2.08万台铁路营业里程：10.31万公里轨道交通与电力牵引技术研究所我国内燃机车发展概述第一代仿制阶段：1964-1984第二代自主开发：1969-第三代全面提升：1992-第四代交流传动：1999-轨道交通与电力牵引技术

2、研究所可靠性差易误动作布线复杂不易变更控制功能故障查找困难传统有触点控制电路的缺陷轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器的设计思路轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器的总体结构调试接口调试模块背板总线传输模块IO卡处理器传输模块主/辅CPU隔离电路IO接口传输模块IO卡处理器隔离电路IO接口传输模块IO卡处理器隔离电路IO接口存储模块电源模块主控板输入输出板输入输出板输入输出板轨道交通与电力牵引技术研究所 需间接驱动负载，造成二次驱动电压等级为直流24V 无触点改造并不彻底，应用受限制无法参与外部电路运算基于通用PLC改造方案的缺陷轨道交通与电力牵引技术研究所 增加了开发调试的难度需要掌握两

3、套系统 不利于硬件模块化设计JATG组网不灵活DSP+CPLD+JTAG改造方案的缺陷轨道交通与电力牵引技术研究所绪论硬件设计软件设计安装调试总结与展望第二章电气系统分析轨道交通与电力牵引技术研究所 用途调车兼小运转机车 传动方式交-直流电力传动 标称功率930kW 装用柴油机型号8V240ZJ或8V240ZJ 最大速度80km/h 持续速度 轴式C0-C0 轴重23t 通过最小曲线半径100m东风5型内燃机车主要技术参数轨道交通与电力牵引技术研究所东风5型内燃机车电路组成轨道交通与电力牵引技术研究所东风5型内燃机车走车控制流程轨道交通与电力牵引技术研究所柴油机起动电路控制电路电源供给原理图轨

4、道交通与电力牵引技术研究所手动打滑油甩车起动燃油泵起动柴油机柴油机起动步骤轨道交通与电力牵引技术研究所柴油机起动电路原理图轨道交通与电力牵引技术研究所辅助发电电路原理图轨道交通与电力牵引技术研究所空压机控制电路原理图轨道交通与电力牵引技术研究所机车运行方向控制电路原理图轨道交通与电力牵引技术研究所机车走车控制电路原理图轨道交通与电力牵引技术研究所电子恒功励磁电路原理图轨道交通与电力牵引技术研究所序号线号线路得电时的信号意义控制电路1565司机控制器SKQ“5”号触指闭合1ZJ线圈2573B电子温控器1WKQ内部导通2ZJ线圈3621柴油机转速保护装置CS-1内部导通3ZJ线圈4613差示压力表

5、CYJ闭合4ZJ线圈5653励磁开关LK闭合5ZJ线圈6439机车方向控制器FKQ“3”号触指闭合6ZJ线圈7437换向风压继电器4YJ闭合6ZJ线圈8655风压机开关7K闭合7ZJ/YC线圈9661风泵风压继电器3YJ闭合7ZJ线圈10312C微机励磁装置WK-2内部导通8ZJ线圈11375TJ、DJ、16LJ、7LJ、AK均闭合LLC/LC线圈12383卸载油压继电器2YJ闭合LLC/LC线圈13393制动风压继电器5YJ闭合LLC/LC线圈14585燃油泵起动开关4K闭合RBC/LDT线圈中继控制器输入线号轨道交通与电力牵引技术研究所序号线号线路得电时的信号意义控制电路15633发电机励

6、磁接触器FLC前端得电FLC线圈16635故障发电励磁接触器GFC前端得电GFC线圈17317主接触器3C前端得电3C线圈18321主接触器2C前端得电2C线圈19323主接触器1C前端得电1C线圈20325主接触器6C前端得电6C线圈21327主接触器5C前端得电5C线圈22329主接触器4C前端得电4C线圈23553起动按钮1KA闭合且盘车机构脱开QBC/QC线圈24579启动泵开关3K闭合QBC线圈25667风压机手动按钮2KA闭合YC线圈26335机车方向控制器FKQ“1”号触指闭合HK前进线圈27345机车方向控制器FKQ“2”号触指闭合HK后退线圈中继控制器输入线号轨道交通与电力牵

7、引技术研究所中继控制器替代类输出线号序号输出正端输出负端替代触头控制电路1207C253A1ZJ常闭触头励磁机励磁电路2209211A5ZJ常闭触头测速发电机励磁电路32392115ZJ常开触头测速发电机励磁电路4235233A5ZJ常闭触头测速发电机励磁电路5223B2415ZJ常开触头测速发电机励磁电路64514536ZJ常开触头机车运行方向控制电路74734756ZJ常开触头机车运行方向控制电路82192218ZJ常闭触头测速发电机励磁电路98018412ZJ常开触头信号灯2XD电路108018354ZJ常开触头信号灯1XD电路118018916ZJ常闭触头信号灯10XD电路128018

8、978ZJ常开触头信号灯11XD电路轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器驱动类输出线号序号输出负端控制对象序号输出负端控制对象1561QBC线圈114232C线圈2665YC线圈124251C线圈3591RBC线圈134276C线圈4395BLLC线圈144295C线圈5407LC线圈154314C线圈6563QC线圈164572HK前进线圈7633FLC线圈17457A1HK前进线圈8635GFC线圈184792HK后退线圈9591ALDT线圈19479A1HK后退线圈103193C线圈轨道交通与电力牵引技术研究所绪论电气分析软件设计安装调试总结与展望第三章硬件设计轨道交通与电力牵引技术研

9、究所中继控制器的总体结构调试接口调试模块背板总线传输模块IO卡处理器传输模块主/辅CPU隔离电路IO接口传输模块IO卡处理器隔离电路IO接口传输模块IO卡处理器隔离电路IO接口存储模块电源模块主控板输入输出板输入输出板输入输出板轨道交通与电力牵引技术研究所主控板的硬件结构轨道交通与电力牵引技术研究所 32位的Cortex-M3内核，LQPF封装 72MHz运行频率， 快速可嵌套中断，612个时钟周期 64256KB的FLASH，最高64KB的SRAM 2.03.6V的电源电压 提供3种低功耗模式：休眠、停止和待机 支持12通道 支持串行调试接口SWD，支持JTAG调试接口 支持多种工业接口标准

10、：5个USART接口，3个SPI 接口，1个USB OTG全速接口，主芯片：STM32F107轨道交通与电力牵引技术研究所差分信号传输抗干扰性强两线制通信链路主从通信方式串行通信总线的选择轨道交通与电力牵引技术研究所主控板的以太网接口电路轨道交通与电力牵引技术研究所主控板的其它外围电路存储电路冗余管理电路板卡识别电路状态显示电路轨道交通与电力牵引技术研究所主控板的电源模块轨道交通与电力牵引技术研究所输入输出板的输入通道轨道交通与电力牵引技术研究所输入输出板的输出通道轨道交通与电力牵引技术研究所通路 通信通路 供电通路协调机制 主板识别IO板 IO板自身识别背板的两大作用背板轨道交通与电力牵引技

11、术研究所绪论电气分析硬件设计安装调试总结与展望第四章软件设计轨道交通与电力牵引技术研究所数据传输串口初始化中断向量表的配置数据的中断收发方式中继控制器的数据传输设计轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器的总线管理方式轮询1号板轮询2号板轮询3号板轮询4号板逻辑运算轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器的总线管理方式喂狗开始发送轮询指令开串口接收中断进入循环计时函数计时结束关串口接收中断进入下一板卡轮询操作是否读到识别信号YN轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器的总线管理方式芯片处理能力合理的总线管理轨道交通与电力牵引技术研究所绪论电气分析硬件设计软件设计总结与展望第五章现场安装与调试轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器样机的试制轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器样机的试制轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器的装车调试轨道交通与电力牵引技术研究所线号标签丢失电源模块匹配中继控制器的装车调试轨道交通与电力牵引技术研究所绪论电气分析硬件设计安装调试总结与展望第六章总结与展望轨道交通与电力牵引技术研究所中继控制器解决的问题 运用大规模集成电路，简化布线与检修 用“柔性控制”代替硬线连接的联锁控制 使机车电气控制系统的可靠性显著提高 采用模块化设计，有望进一步减少各类车载