HTN2010内燃机车微机控制柜使用说明

HTN2010内燃机车微机控制柜使用说明目录第一章概述——————————————————————2 第二章电气结构————————————————————3 第三章微机工作系统原理————————————————4 第一节机车电路简介—————————————————4 第二节微机工作原理—————————————————7 第三节插件原理———————————————————9 第四节常见故障处理—————————————————16 第四章DF11微机柜对外接口———————————————20 第五章DF8B微机柜对外接口———————————————23 附图——————————————————————————26第一章概述东风11（东风8B）型内然机车以柴油机为动力，同轴带动主发电机发电。

主发电机发出三相交流电经桥式整流柜整流后驱动电力机运转。

从柴油机曲轴至机车动轮经过了一整套的机械能——电能——机械能的变换和传递装置，称之为机车电传动装置。

主发电机的励磁绕组由励磁机发电控制，励磁机的励磁绕组有两套控制系统：一是由HTN2010型微机柜控制，称为励磁一；另一套是油马达控制，称为励磁二。

HTN2010型型微机控制柜是专为DF8B/DF11准高速内燃机车设计和研制的，适用于准高速电传动内燃机车的控制。

通过装配适当软件后，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，通过与显示屏连接则可以进行故障诊断、显示和记录，其主要工作环境条件为：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、垂直三方向，１～５０Hz,<10m/s2耐冲击：<30m/s2装在能防雨、雪、风沙车体内。

第二章电气结构外形尺寸：770×486.5×1100mm机柜质量：约115kg安装要求：底部4×E40，背部2×E25橡胶减振器吊装方式：吊环螺钉4×M12微机控制柜采用标准屏柜结构，柜内分三层：上层为标准6U插件箱，包含了辅机、电源以及控制插件，下层为空，中间为风扇插箱，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芯矩形顶插N101-N106。

HTN2010型微机柜没有采用EXP机箱作为控制部分，而是采用了欧洲标准的6U插件箱。

将电源、辅机控制和控制插件全部集中于该机箱内。

控制插件采用了标准6U插件结构，控制总线采用AMS 总线。

这样提高了插件集成度，减小了插件数量。

机箱构成如下图：第三章微机工作系统原理第一节机车电路简介为了更好地认识微机控制系统，我们先来了解一下与微机控制部分有关的机车励磁电路和辅助电路图。

一、励磁电路东风11型内燃机车同步主发电机F的励磁电流由感应子励磁机L 发出的三相交流电经励磁整流柜2ZL整流后提供，励磁机的励磁控制采用了二套电路：一套是由以微机AT91R40008 32位CPU为核心的控制系统提供；另一套是由直流测速发电机1CF提供，而直流测速发电机的励磁电流受油马达功调电阻Rgt控制。

控制电路简图如下：其中：1GLC、2GLC——励磁机励磁继电器6ZJ——中间继电器WZK——励磁一、二转换开关EXP——微机控制柜LLC——励磁机励磁接触器R1、R2——电阻1CF——直流测速发电机L——励磁机L1、L2——励磁机的励磁线圈2ZL——励磁整流柜F——主发电机S1、S2——主发电机励磁线圈1ZL——主整流柜当WZK转换开关置“励磁一”位时：转换开关3、4导通，1、2截止，6ZJ继电器得电吸合，6ZJ常开触点接通1GLC继电器，1GLC 常开触点闭合，接通微机励磁回路。

微机控制柜的N101-L3/L4输出110V高电压，N101-M1/M2输出PWM方波，微机通过调整PWM 方波的脉冲宽度，控制励磁机L的励磁线圈（L1、L2）电流，使励磁机L的发电量产生变化。

励磁机发出的三相交流电经2ZL整流柜整流后，供给主发电机F的励磁线圈（S1、S2），使主发电机的输出功率受到控制，从而使机车运行在最经济的恒功点。

当WZK转换开关置“励磁二”位时：转换开关1、2导通，3、4截止，6ZJ线圈失电，6ZJ常闭触点接通2GLC继电器，6ZJ常开触点断开1GLC线圈，微机励磁回路被切断，励磁机的励磁电流由直流测速发电机发出的直流电维持工作。

二、辅助回路东风11型机车辅助发电机是通过微机控制柜内的辅机板控制其励磁电流，维持其输出电压恒定为110V±2V，向辅助用电设备和控制电路供电。

我们来了解一下微机控制的辅助发电机电路，如下图：XK——蓄电池闸刀开关XDC——蓄电池组1RD、2RD、3RD——熔断器RC——充电电阻NL——防倒流装置1DZ——自动开关GFC——固定发电接触器FLC——辅助发电接触器T1、T2——辅助电机励磁线圈Q1、Q2——辅助电机启动线圈QD——辅助电机QBD——启动滑油泵电机QBC——启动泵接触器当启用“辅助发电”时，辅助发电接触器FLC闭合，固定发电接触器GFC断开。

蓄电池组XDC正端电压经由1DZ开关送入辅助发电机励磁线圈T1、T2的高端T1，同时另一支路送入微机控制柜EXP的N105-L2/M2，微机控制柜内的辅机板比较N105-J2送来的反馈电压（是否＜110V或＞110V），105-N3/P3输出（高电平或低电平）控制辅助发电机励磁线圈T1、T2的低端T2，来控制辅助发电机的发电输出。

第二节微机工作原理一、微机控制柜系统原理微机控制柜系统原理框图如下图：微机通过各种传感器和继电器、接触器输入机车的运行参数和工况，这些模拟量参数和数字量工况经过插箱内各插件加工处理后，经由AMS总线送ARM微处理器。

通过软件的设置，发出各种控制命令：通过励磁板实现机车的恒功控制；通过数字输出板驱动各种继电器、接触器；通过存储器板将有关机车运行信息和故障代码送往显示屏进行显示、诊断。

其各个插件完成的功能及处理过程详见插件原理。

二、微机控制柜完成的功能DF8B、DF11微机控制柜通过加装软件，可以完成如下控制功能：⑴恒功励磁控制和粘着控制功能无论机车运行在牵引工况、自负荷工况、电阻制动工况、还是惰转工况，微机均能综合、分析、比较来自机车系统的诸如电压、电流、温度、压力等信号，并用来控制机车的运行状态，保证柴油机从最低运行转速（400r/min）到最高运行转速（1000r/min）均能恒功率运行。

⑵完善的微机保护功能和故障诊断显示功能微机控制柜的保护项目按设计要求用数学函数关系写入微机，微机控制机车尽可能运行在最佳状态，同时对机车各系统的运行参数进行实时监控，当机车出现运行故障时，微机根据机车当前工况按故障优先级显示故障信息并进行记录，还可通过显示器查阅故障履历表。

三、微机控制柜控制原理微机控制柜控制控制原理框图如下图：主手柄电压信号经柴油机调速器转化为对应的柴油机转速信号送入微机控制柜，微机控制柜综合机车设备各种条件化信号，通过由软件预先设置的特性参数表找出最佳经济功率输出点，在各种控制因素的共同作用下，进行一系列化处理后，以方波（PWM）脉冲的形式输出，控制励磁机的励磁绕组。

第三节插件原理为了便于说明，我们先来讨论一下微机的电气参数，微机电气参数如下：⑴数字量信号：0-30V为逻辑“０”45-110V为逻辑“１”⑵模拟量信号：高压通道为0-110V低压通道为0-10V⑶频率量信号：10-10000Hz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204.5mA/5V,１路与1000V/80mA的电压传感器配用，特性是81.9mA/5V。

辅机过压保护值：124V±2.5V柜内电源参数：5V±0.5% 5A±15V±1.5% 2.2A±24+10%-5% 6A具体插件说明如下：1.数字量输入插件（捏手号：H01）该插件位于57号板位，共有32路开关量输入通道。

其中有27路共地（-110V）输入通道和5路双线输入通道。

输入的开关量信号共计19个：牵引工况制动工况主手柄零位磁场削弱线圈正端信号磁场削弱线圈负端信号空气制动信号励磁接触器LC接通信号制动接触器ZC接通信号自负荷工况1-6号牵引电动机切除信号６个曲轴箱超压柴油机工作信号１#空滤器阻塞信号２#空滤器阻塞信号每个输入信号的电路通道均相同，现取其中一个通道说明如下：如下图，当外部有高电平信号（110V）加入38B，37A两端时，光电藕合器1、2脚存在电压差，4、5脚导通，５脚为低电平信号，经IC2反向后变成+5V高电平信号，该信号由双向收发器IC9经数据总线送ARM微处理器处理。

2.数字量及励磁斩波输出插件（捏手号H02）该插件位于61号板位，包含两部分输出：一是数字开关量的输出；二是励磁斩波输出。

在数字开关量输出部分共计有12路输出通道，经光电隔离后驱动MOS管输出，从而达到驱动外部各接触器、继电器。

驱动电流<1A,开关频率<0.5Hz。

现取其中一路输出通道说明如下：如下图所示。

经ARM微处理器处理后的信号由IC5输出，如为有效电平（低电平），则光藕1、2脚存在的电压差，光藕4、5导通，５脚为低电平，Q1工作在截止状态，Ｃ点为高电平，Q9导通，将36B点接为低电平（有效信号），使外部继电器或指示灯得电工作。

数字输出信号共８个，具体如下：磁场削弱接触器驱动柴油机停机继电器驱动报警指示灯驱动自动撒砂阀驱动二级空气制动驱动故障励磁继电器驱动空转撒砂指示灯驱动备用的驱动3.通讯板（捏手号H03）该插件位于69号板位。

该插件有128KB的公共RAM（只使用了低端512个字节），CPU插件和通讯板通过此公共RAM交换数据。

通讯板接收显示屏发送过来的命令字节写入公共RAM的第一至第九个字节，分别是命令字及八个参数。

CPU插件读取这九个字节的数据，根据第一个命令字节的种类和参数字节的内容将要发往微机屏显示的数据写入从第15个字节开始的公共RAM中。

插件再将数据读出来，经RS422电平转换后，发送给显示屏。

4.信号调整板（捏手号H04）该插件位于73号板位。

实现的功能有：一将六个电机电流以及牵引电机磁场电流传感器送过来的电流信号，经I/U变换电路变成直流电压信号，送给CPU插件的A/D转换部分；二是将六个电机转速、1号和2号冷却风扇转速、前后增压器转速以及柴油机转速，经CPLD 处理转换为周期数据送到AMS总线上供CPU插件读取。

现分别对I/U变换电路和频率转数字电路进行说明。

①I/U变换电路。

现取其中一路进行说明，如下图所示：插件上的取样电阻为5Ω。