內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)車(chē)附屬設(shè)備，具體的說(shuō)是涉及一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，采用微機(jī)技術(shù)改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的控制系統(tǒng)，是進(jìn)一步提高機(jī)車(chē)性能的必然要求，也是內(nèi)燃機(jī)車(chē)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一 O
[0003]微機(jī)控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)車(chē)的關(guān)鍵部分，其性能的好壞直接影響機(jī)車(chē)的整體性能，隨著鐵路信息化、數(shù)字化的發(fā)展，對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。盡管?chē)?guó)外內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，帶動(dòng)了我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制技術(shù)不斷更新發(fā)展，基本實(shí)現(xiàn)了牽引恒功、電阻制動(dòng)、防空轉(zhuǎn)控制、電氣保護(hù)、柴油機(jī)保護(hù)以及故障顯示等關(guān)鍵技術(shù)，但是與國(guó)外內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制技術(shù)相比還有較大差距，不能夠滿足現(xiàn)有先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)制動(dòng)反應(yīng)速度快、故障診斷及時(shí)等使用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種通用性強(qiáng)、反饋速度快、可操作性高的新型內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0006]內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制系統(tǒng)，包括用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)各類(lèi)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行控制管理的微機(jī)屏、用于實(shí)現(xiàn)微機(jī)系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路的命令傳輸、信號(hào)轉(zhuǎn)換的信號(hào)變換屏以及實(shí)時(shí)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)各個(gè)運(yùn)行參數(shù)以及故障信息進(jìn)行分析顯示的顯示器；其特征在于:所述的微機(jī)屏包括中央處理器、微機(jī)電源模塊、數(shù)字輸出模塊、數(shù)字輸入模塊、勵(lì)磁模塊、模擬擴(kuò)展模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、柴油機(jī)調(diào)速模塊以及頻率輸入模塊，所述中央處理器用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)各類(lèi)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行控制管理，所述微機(jī)電源模塊用于將機(jī)車(chē)110VDC電源隔離變換為直流電源供微機(jī)系統(tǒng)使用，所述數(shù)字輸出模塊用于控制系統(tǒng)內(nèi)部包含繼電器、信號(hào)燈在內(nèi)的各個(gè)110VDC供電的電器電路的通斷，所述數(shù)字輸入模塊用于測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部高電平為110VDC的開(kāi)關(guān)信號(hào)，所述勵(lì)磁模塊用于以PWM方式控制勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)電流，所述模擬擴(kuò)展模塊用于擴(kuò)充模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的模擬輸入通道數(shù)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于為系統(tǒng)提供10/12/16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，所述柴油機(jī)調(diào)速模塊用于控制柴油機(jī)調(diào)速器中步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止或者脈沖頻率程控選擇，所述頻率輸入模塊用于柴油機(jī)速度、機(jī)車(chē)速度的測(cè)量；所述的微機(jī)屏與顯示器之間通過(guò)RS232實(shí)現(xiàn)通信。
[0007]所述的信號(hào)變換屏由若干塊SCM02傳感器模板和一塊SCM03傳感器模板組成,其中SCM02傳感器模板用于牽引電動(dòng)機(jī)電流測(cè)量；且所述信號(hào)變換屏采用隔離放大器，用于實(shí)現(xiàn)微機(jī)與機(jī)車(chē)主電路的電氣隔離。
[0008]所述的中央處理器為32位ARM處理器，載有多個(gè)控制程序，所述的控制程序包括勵(lì)磁控制程序、磁場(chǎng)削弱控制程序、粘著控制程序、高海拔機(jī)車(chē)功率修正程序、牽引電動(dòng)機(jī)切除保護(hù)程序、換向保護(hù)程序、電壓繼電器斷開(kāi)卸載程序、故障保護(hù)程序以及機(jī)車(chē)恒速控制程序。
[0009]所述的勵(lì)磁控制程序用于對(duì)系統(tǒng)的三個(gè)獨(dú)立的PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，分別用于實(shí)現(xiàn)主發(fā)電機(jī)電壓、電流和功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0010]所述高海拔機(jī)車(chē)功率修正程序用于對(duì)配屬在高海拔地區(qū)運(yùn)行的機(jī)車(chē)進(jìn)行功率修正處理，其內(nèi)部預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)，所述內(nèi)部預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)包括若干海拔高度對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)以及修正后的機(jī)車(chē)功率對(duì)應(yīng)值并對(duì)當(dāng)前海拔高度參數(shù)的修正系數(shù)以及修正后的機(jī)車(chē)功率對(duì)應(yīng)值進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0011]所述故障保護(hù)程序內(nèi)部預(yù)設(shè)故障極限參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于實(shí)時(shí)對(duì)采集的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行比較判斷，若出現(xiàn)超出其極限值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警、卸載或停機(jī)的保護(hù)處理；所述故障極限參數(shù)包括系統(tǒng)檢測(cè)到的主發(fā)電機(jī)電壓、各牽引電動(dòng)機(jī)電流、柴油機(jī)速度、機(jī)油壓力和冷卻水溫參數(shù)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0013]本發(fā)明綜合利用多種運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行結(jié)構(gòu)復(fù)雜精確的邏輯控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)系統(tǒng)的最優(yōu)控制；且具有完備的故障預(yù)警保護(hù)程序，提高了機(jī)車(chē)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，本內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)控制系統(tǒng)由微機(jī)屏，信號(hào)變換屏及顯示器組成。
[0017]所述的微機(jī)屏包括中央處理器、微機(jī)電源模塊、數(shù)字輸出模塊、數(shù)字輸入模塊、勵(lì)磁模塊、模擬擴(kuò)展模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、柴油機(jī)調(diào)速模塊以及頻率輸入模塊，所述中央處理器用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)各類(lèi)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行控制管理，所述微機(jī)電源模塊用于將機(jī)車(chē)110VDC電源隔離變換為+5V、±15V、+24V的直流電源，供微機(jī)系統(tǒng)使用，所述數(shù)字輸出模塊用于控制系統(tǒng)內(nèi)部包含繼電器、信號(hào)燈在內(nèi)的各個(gè)110VDC供電的電器電路的通斷，所述數(shù)字輸入模塊用于測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部高電平為110VDC的開(kāi)關(guān)信號(hào)，所述勵(lì)磁模塊用于以PWM方式控制勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)電流，所述模擬擴(kuò)展模塊用于擴(kuò)充模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的模擬輸入通道數(shù)，提供多個(gè)低壓(O?10V)輸入通道、多個(gè)高壓(O?110V)輸入通道，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于為系統(tǒng)提供10/12/16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，所述柴油機(jī)調(diào)速模塊用于控制柴油機(jī)調(diào)速器中步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止或者脈沖頻率程控選擇，所述頻率輸入模塊用于柴油機(jī)速度、機(jī)車(chē)速度的測(cè)量；所述的微機(jī)屏與顯示器之間通過(guò)RS232實(shí)現(xiàn)通信。
[0018]所述的信號(hào)變換屏由SCM02和SCM03模板組成，其中SCM02用于牽引電動(dòng)機(jī)電流測(cè)量；信號(hào)變換屏采用隔離放大器，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)與機(jī)車(chē)主電路的電氣隔離，具有較高的精度，使用和調(diào)整均較方便。
[0019]所述的微機(jī)顯示器是一套以PC104總線協(xié)議為基礎(chǔ)，采用低功耗CPU為核心的高性能一體化的機(jī)車(chē)監(jiān)控顯示系統(tǒng)，取代了以往的單色窄屏顯示單元。所述的微機(jī)顯示通過(guò)與車(chē)載微機(jī)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)間的通訊，傳感器采集到各種機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)微機(jī)控制器處理后送至顯示器內(nèi)部的單片機(jī)經(jīng)過(guò)程序處理后實(shí)時(shí)顯示給司乘人員，并對(duì)各種故障進(jìn)行分析和顯示，對(duì)機(jī)車(chē)海拔高度以及行程累計(jì)等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定調(diào)節(jié)。
[0020]所述的中央處理器為32位ARM處理器，載有多個(gè)控制程序，所述的控制程序包括勵(lì)磁控制程序、磁場(chǎng)削弱控制程序、粘著控制程序、高海拔機(jī)車(chē)功率修正程序、牽引電動(dòng)機(jī)切除保護(hù)程序、換向保護(hù)程序、電壓繼電器斷開(kāi)卸載程序、故障保護(hù)程序以及機(jī)車(chē)恒速控制程序。
[0021]微機(jī)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)之一是對(duì)機(jī)車(chē)功率系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)。鑒于微機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)車(chē)柴油機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速、故障限制條件、粘著控制