LCU逻辑控制装置资料

第六节LCU规律把握单元SS9〔LogicalControlUni—简称LC无触点把握以提高机车电气把握线路的牢靠性。LCU利用现代电力电子技术和微计算机技术构成无触点把握电路取代机车上原有的时间继电器路，具有把握方式灵敏、编程便利、布线直观、检修条理清楚等特点，同时承受无触点输出把握方式解决了原有系统在强振环境下的不行靠问题。LCU规律把握装置承受双路冗余设计，并配置手动万能转换开关，当装置一路消灭故障时，可人为切换至另一路工作。从而提高了机车整个把握系统的牢靠性。LCU规律把握装置内部规律梯形图见附图所示。目前SS9型电力机车共装备了2SS9LCU，一种是深圳通业公司生产的TYLCU，两种LCU3.6－1所示：表3.6－1 LCU机车配置状况SS9SS90001～0043、0046～0072、0082～0091、0112～01190044～00450073、0077、0078、0102～01110074～00760079～00810092～01010120～01240125～0129、0136～01400130～0135、0141～0154配属段沈阳段沈阳段北京段北京段北京西广州段北京段武南段武南段SS9LCUTYLCUSS9LCUTYLCUSS9LCUSS9LCUTYLCUTYLCUSS9LCU由于两种规律把握单元硬件、软件均不一样，下面分别介绍：一、SS9LCU规律把握单元㈠、概述SS9LCU规律把握单元相当于可编程把握器PL取代传统的继电器有触点把握电路。SS9LCU规律把握单元与一般工业PLC比较规律把握单元与PLCPLC直接用于电力机车主要存在以下几个问题：机车电子装置必需符合TB/T1394《机车动车电子装置》的要求。而一般的PLC很难满足这一标准的要求。简洁地说，一般PLC无法适应机车的工作环境。也无法满足机车把握系统的技术要求。IECPLC工作电压为DC24VAC220V，直流输出点的负载力气较低。而电力机车把握电压为DC110V，且负载电流比较大。SS9LCU电力机车规律把握单元符合TB/T1394成符合高速列车硬件标准。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。SS9LCU的输入电路输入信号主要有三类：电力机车微机把握系统来的信号。这些信号可以直接输入SS9LCU；从司机把握器、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关心触点或者其它用SS9LCU110V信号。110V的信号是不能直接输入到SS9LCU压、隔离。电力机车规律把握单元的输入电路，是对110V信号电压电路而言的。电力机车规律把握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容滤波，再经光耦隔离后输入SS9LCU主机。这种电路有着应用成熟的优点，其牢靠性很高，抗干扰力气强，能适应电力机车的工作环境。电力机车规律把握单元的负载特点国产电力机车上的关心电机都是承受三相沟通异步电动机是通过三相沟通接触器进展把握的电空阀与电空接触器的线圈把握电流虽然只有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，对机车微机把握系统和电子线路形成极大的危害。因此，规律把握单元的负载，要求SS9LCU不仅能够适应机车恶劣的工作环境，并且应当具有抗干扰性能好等特点。电力机车规律把握单元的输出电路SS9LCU内部工作电压为几伏水平，负载力气较小，为了使其具有足够的驱动力气，SS9LCU输出单元电路承受MOSFET作功率开关元件，负载力气大，开关速度高。用高频MOSFET的通断。并且当110V直流电源电压大范围变化时，规律功能保持正常。电力机车规律把握单元的输入输出电路是SS9LCU与电力机车把握系统的接口电路，其性能直接影响机车的行车安全。㈡、SS9LCU主要技术参数输入电压 77V~137.5V〔额定110V〕瞬间最大负载电流 8A持续电流 1.2A、3A驱动方式 隔离放大驱动输入点数 最大126路输出点数 最大81路㈢、SS9LCU规律把握单元的硬件系统依据系统所需完成的功能及电力机车特别的工作环境，SS9LCU在硬件构造上承受模满足要求，软件编写时承受软件容错和冗余设计。SS9LCU的硬件构造主要包括机箱、电源、主机板、输入板、输出板等。构造示意如图〔一〕所示。每套SS9LCU包含功能一样A、B两组，并能进展手动转换。承受标准的6U机箱硬件构造，可与外围设备进展总线通讯。N201 N202 N203 N204N201 N202 N203 N204转换开关边插及布线区图一SS9LCU构造示意图由于标准6U安装外接插头和安装冷却风扇、风道。接插件为铁路专用56针插座,共四个,其中输入两个、输出两个。每路输入输出都有状态指示灯。长度为84R6U21个板位，其箱内插件布置如图二所示。1234567891011121314151617181920 21ABABABABABABAB输输输输输输主主输输输输输输电电出出出出出出机机入入入入入入空源源板板板板板板板板板板板板板板板板11223311223312图二SS9LCU插件箱布置图电源板77伏~135+5伏/2安、24伏/2安。A、B两组各自承受独立的稳压电源，自带过流、过压、过热等保护功能。SENSE+5VSENSE+5V2DBZ182B202D202Z20DC+5VSENSE-5V+15VDC0V-15V1DBZ201DBZ221DBZ241DBZ141DBZ301DBZ161DBZ321DBZ181DBZ282Z24+24V2DBZ62B242D24DC0V22DBZ42DBZ26DC-24V2DBZ22B281DB61DBZ81B101DB121DBZ4REDGREEN1OFFONONOFF1B21Z22DBZ32图三电源插件原理框图主机板数据交换等。主机板承受了双机冗余设计，一台单片微机处于在线工作状态，而另一台处于热等待。当处于在线工作状态的单片微机发生故障时单片微机取代发生故障单片微机来治理整个系统并报警各个定时器的状态信息一样，以使双微机切换时不发生输出点状态不确定的现象。单片微机承受了工业级的ATMEL89C55WDPI单片机，每台单片机有个看门狗监视单其它干扰串入影响单片机正常工作。CPU插件具体原理框图如图四所示ERR1

HP1.74AHINT15A3A HINT07A

WATCHDOGDS1232RESET T18031

P0口P2口

锁存器74HC573缓冲器74HC245扩展I/O

存储器28C17存储器62256

PA8155PB

D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2IN0IN1IN2IN3IN4

1D41B41Z41D61B61Z61D81B81ZB1D101B101Z101D121B121Z121D14RUN12ARUN22B

规律把握GAL20V8

P1 串口

74HC244

PCTMROUTAD

74HC154

IN5IN6IN7IN8IN9OUT0

1B141Z141D161B161Z161D18ERR2

3B LP1.74B

P1 串口扩展I/O74HC244

存储器28C17

OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5

1B181Z181D201B201Z20LINT15BLINT07B

8031

口

缓冲器74HC245

74HC154接口存

OUT6OUT7OUT8OUT9PC5CLK

1D221B221Z221D261D301B26RESET

T1P0口

储 MAX1480器 A

1Z261D28电源1DBZ24

1A环保1B环保1B1D2

WATCHDOGDOS1232

74HC573

62256

ISOGND1B281DBZ32

P1.40V图四CPU插件原理框图9个发光二极管分别代表：A1： 黄灯〔亮〕 +5V电源正常A2： 绿灯〔亮〕 CPU1为主机B2： 绿灯〔亮〕 CPU2为主机〔A2B2都不亮或都亮请进展A、B组转换〕A3： 红灯〔闪耀〕 CPU1故障B3： 红灯〔闪耀〕 CPU2故障〔A3和B3都闪耀请进展A、B组转换〕A4： 黄灯〔闪耀〕 CPU2正在运行程序B4： 黄灯〔闪耀〕 CPU1正在运行程序〔A4B4都不闪耀请进展A、B组转换〕A5： 绿灯〔亮〕 数据RS485接收正常B5： 绿灯〔亮〕 数据RS485接收正常输入板输入板用于输入数字信号。由于从司机把握器、按键开关组等来的信号及从主断路器、110V插件原理框图如图五、图六所示。R1V1R1V1R2C1图五光电隔离的数字输入电路 2D2D2D2D2Z10D2B20D锁存器D1AD8AD15A2B22D122Z201B8B15B2Z22B122D22锁存器2A9A16A2D42Z122B222B 9B16B2B42D142Z22锁存器3A10A26A2Z42B142D243B10B26B2D62Z142B24锁存器4A11A27A2B62D162Z244B11B27BD01D4D11B4D21Z4D31D6D41B6D51Z6D61D8D71B82Z62B162D26锁存器5A12A28A2D82Z162B265B12B28B2B82D182Z26锁存器6A13A29A2Z82B182D286B13B29B2D102Z182B28译码器A0A1A21Z81D101B101Z107A14A30A2B102D202Z281DBZ247B+5V14B30B1B21Z20VEARTH1DBZ322DBZ322DBZ30图六输入插件原理框图SS9LCU3126点。每块输42点，各点都有指示灯指示该点的工作状态。输出板SS9LCU的输出模块设计：系统内工作电压为TTL等级，且其负载力气较低，为了与SS9LCU外部的110V直流工作电压全都，并具有足够的驱动力气必需有特地的输出模块。经过可行性分析争论打算承受MOSFET高频调制的把握信号通过脉冲变压器藕合把握MOSFET间输出共地问题。输出插件原理框图如图七所示。1A1A2Z22+24V1 2Z20LE1110V1B12B474HC573114ACLK2Z22B22D2图七输出插件原理图27路，其中有四路为干触点，122路输110V输出。SS9电力机车每套SS9LCU输出板设计为A、B两组，每组SS9LCU381路，每路的输出负载电流最大允许为8安，各通道都有指示灯指示该通道的工作状态。㈣、SS9LCU规律把握单元的使用说明与常见故障检测使用说明当司机合上蓄电池开关后，规律把握单元〔SS9LCU〕即得到了电源。当SS9LCU上电正常时，在司机显示面板上预备灯应当亮，假设不亮则表示SS9LCU不正常，须进展A、B组切换。假设运行途中SS9LCU消灭特别，司机可以通过A、B转换来切换，在切换前请先将司机钥匙关掉后，再进展A、B组切换。SS9LCU不要求司机在途中进展检修。110V把握电源输入SS9LCU内部的开关电源。SS9LCU散热风扇开头运转。A、B两组系统自动完成初始化。A、B两组的工作可以通过SS9LCU面板上的转换开关来进展选择。当转换开关的红色箭头指向AB，则对应的那组SS9LCU正在工作。故障检测确认是否规律把握单元故障善，SS9LCU的牢靠性也越来越高。因此，在疑心SS9LCU故障以前，有必要首先确认：①主电路是否已经构成，如线路接触器是否牢靠闭合等；②与SS9LCU有关的状态把握信号是否送到SS9LCU预备、操作端等；SS9LCU对外连接插座是否接触好等等。确认A/B组是否都有故障SS9LCUA/B两组完全一样的系统，它们可以完全独立工作。要检查是否A/B组都有故障就要检查A/B两组的公共局部，即：在条件都满足的状况下，转换A/B两组，看故障是否一样。假设故障想象一样，则根本排解SS9LCU本身的故障；假设现象不一样，则SS9LCU其中一组发生故障。确认是否SS9LCU的电源插件故障SS9LCUSS9LCU插件故障。首先看电源板是否正常工作，假设电源板指示灯为红色，则首先看是否SS9LCU工作电压太低，电源经发生了故障。确认是否SS9LCUCPU板故障假设电源板指示灯为绿色，而且从测试孔量得输出电压正常，则在检测CPU板，主要CPU板指示灯是否显示正常。假设A3CPUCPU故障；假设B3红灯闪耀，则CPU板的其次块CPU故障；此时应更换CPU板。确认是否SS9LCU的输入板故障首先确认输入信号是否送进SS9LCU，可以通过测量56芯矩形插座上相对应的针是否得电，假设有电，而SS9LCU输入板上相应的通道指示灯不亮，则可能该输入板的这个输入通道故障。确认是否SS9LCU的输出板故障依据规律关系推断，某一输出点条件满足，应当有输出，而SS9LCU输出板相应的通输出线上不管条件是否满足始终有电，则该通道已经短路。㈤、SS9LCU的检修一般来说SS9LCU运行一段时间之后应对其进展全面的检测，SS9LCU的检测可以承受SS9LCU便携式测试仪或者SS9LCUSS9LCU的每个输入输出通道进展测试，对SS9LCU的规律关系推断进展测试，以及串行通讯、机箱布线等，针对整台SS9LCU进展全面的测试。在日常的维护中也可以通过SS9LCU地面测试系统供给的单板测试功能对单块插件进展测试。二、TYLCU规律把握单元㈠、TYLCU主要技术参数额定输入电压……………DC110〔机车供给，波动范围DC输入点数… 120点输出点数… 90点〔大功率30路、中功率30路、小功率30路〕输入低电平电压范围………0-30V额定功率… 200W㈡、TYLCU构成TYLCU6U机箱硬件构造,由机箱、电源通信板、把握板组成，TYLCU外形尺寸图如以下图。456装置与机车之间的电信号连接。006U112M2.5×8间的严密固定。其中有1块电源通信板,10块把握板。电源通信板能够独立的供给两套电源和内部CAN24,18,10块把握板分为AB5电路插接板位置布局如图一所示。AB控控控控控电控控控控控制制制制制源制制制制制板板板板板板板板板板板ABCDEABCDE图一、电路插接板位置布局图其中阴影局部为B组把握板，非阴影局部为A㈢、TYLCU系统框图110V电源关电源输入单元输出单元输入信号中心处理单元信号LCU关和接触器等的关心触点来的反响信号作为规律把握装置的输入信号，其幅值为直流110V信号，因此，在进展规律把握运算之前首先要经过电阻网络的降压、稳压限幅、电容滤波、110VDC5V元参与规律运算；每路转换在输入把握板中完成，同时具有硬件抗干扰设计，让10毫秒以内的尖峰电压串入输入电路后不被误认为正常的输入信号。车的实际工况确定的输入信号状态来打算各个输出的状态。率的放大。㈣、电路原理说明1、输入电路：TYLCU所示。12V12VI1R1DW1U1R3PIO1R2C13D3RB1LED112V-110V-输入板电路原理图(1110VDCTTL所以，首先需要进展电平转换。如上图，当外部输入信号I1输入时，信号经R3、LED支路LEDR1和R2组成的分压电路输出VRR1

U1〔光电耦合器〕的输入信号，驱动光藕动作，完成电平转换。DW1、C1用于完成对干扰信号的抑制。完成转换的TTL电平信号送入规律把握芯片，同时读入微机把握芯片进展规律运算处理。2输出电路：TYLCUDC110V+DC110V+12V+Ro3DWo1Ro1Ro4Uo1Ro53Ro2Do1LEDCo1IO11Do3O11 22Do21DC110-输出电路原理图输出信号一路送由Ro1和Do1完成低电平到高电平〔110V〕的转换。经过输出板输出的信号，通过56芯机车专用电连接器，形成各类负载的驱动信号。㈤、TYLCUTYLCU456N201N202为输入连接器，N203、N204为输出连接器。机车连接器接线图如以以下图所示。TYLCU4个连接器与机车连接线号如下表所示：N201N201ABCDEFGHJKLMNP1I21A2I5C3I9C4I3E404523538431I22AI12DI24AI4E405528539432I9DI14DI10CI5E406529540433I2EI1BI1DI10E407551619437I4AI11AI13DI11E412552527438I18AI15DI2BI12E752553456439I7BI3DI9BI1E531562458443I6BI22BI16DI12B445741554452I19BI20CI11BI14C430746460731I15AI17DI16EI16C723606419735485COMI17AI6CI18C〔E〕686751577742485-BI21EI12CI17E(R01)687729464496485-AI23EI7CI4B(R03)685755576497110V+110V+I13A110VG560560537400N202N202ABCDEFGHJKLMNP1234I4CI8CI17BI16A411578434724I3AI13CI7EI15C894462435733I20AI7DI8EI17C812524436737I19AI8DI13EI19C495525440744I10AI5AI14EI21C557502441747I15BI6AI15EI22E461503442730I11CI6DI10DI24E550468444756I20EI4DI16BI19D510469453739I9AI5DI9EI20D556470446565I3BI2DI5BI3C457480447804I14BI23CI1AI2C459564448526I19EI21DI2AI22C518549449694I18D555I8B454110VG400110VG400N203N203ABCDEFGHJKLMNP1U4E(大)2U16D(小)3U3C(大)4U8B(中)549702568481U4A(大)U13E(小)U3E(大)U7B(中)589703541483U1D(大)U14E(小)U1B(大)U3D(大)621704575547U7A(中)U17D(小)U1A(大)U3B(大)624705583463U7D(中)U14D(小)U