专利名称：一种基于pac技术的交流传动机车微机控制柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机车，特别是一种机车微机控制柜。
背景技术：
在国内外，随着计算机技术的高速发展，网络技术的成熟，微机控制在机车上运用 越来越广泛，交流传动机车微机控制柜在国内外，均是各机车产品供应商自行研制，大多采 用单片机、标准EXP微机机箱插件形式制作，由于产品数量小，研制投入大，因此不仅价格 昂贵，而且产品故障率高；因此采用成熟可靠的并大量生产以PAC控制技术为基础的工业 控制产品作为交流传动机车微机控制柜硬件，并自主开发系统软件，这样研制的产品硬件 统一，而且升级容易，不仅产品成本低，产品质量也能得到保证，同时产品售后备品数量少， 售后成本也大量降低。
实用新型内容本实用新型的发明目的在于针对上述存在的问题，提供一种成本更低、稳定性更 好的基于PAC技术的交流传动机车微机控制柜。本实用新型采用的技术方案是这样的一种基于PAC技术的交流传动机车微机控 制柜，包括一个CPU控制单元和多个I/O插件，所述I/O插件包括与CPU控制单元连接的模 拟量输入模块、频率量采集模块、模拟量输出模块、数字量输入输出模块、通讯模块、闭环控 制模块和功率驱动模块，其中模拟量输入模块通过传感器或变送器负责采集标准的电流或 者电压信号，并发送给CPU控制单元，频率量采集模块负责采集频率在20k之内的高速计数 脉冲信号，并发送给CPU控制单元传输信号，模拟量输出模块根据控制比例负责向柴油机 油门信号控制器传输标准的4-20m A模拟电流信号，数字量输入模块负责采集外部参与控 制的开关量输入信号，数字量输出模块负责输出控制开关信号，驱动功率驱动模块，闭环控 制模块接收CPU控制单元输入的斩波信号，并输出相应的电压信号，调节电机的电压、电流 以及输出功率，功率驱动模块负责接收数字量输出模块输出的开关量信号，通过信号放大 驱动外部的执行元件，通讯模块负责与其他控制器进行数据交换及共享。所述CPU控制单元设置有同步液晶显示屏；采用友好人机液晶界面，数据读取直 观简洁，数据导入导出方便，减小维护时间；所述闭环控制模块为PID闭环控制模块。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是通过输出标准模 拟量信号控制柴油机转速，使柴油机的平滑升降过渡以及转速的稳定；同时，采用逻辑控制 取代控制电路的有触点电器控制及其线路部分，使控制线路结构简化，故障点减少；另外， 通过PWM斩波技术，实现机车的恒功特性控制，使机车具有良好的牵引性能；采用国际通用 标准的RS串口和TCN网络进行组网控制，网络传输速度高，无错误，稳定性好。
图1是本实用新型基于PAC技术的交流传动机车微机控制柜的结构框图；图2是本实用新型基于PAC技术的交流传动机车微机控制柜的工作原理框图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细的说明。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图1和图2所示，本实用新型一种基于PAC技术的交流传动机车微机控制柜以 交流传动内燃机车为平台，包括一个CPU控制单元和多个I/O插件，其中I/O插件包括数字 量输入输出模块，模拟量输入输出模块，频率量采集、高速计数器模块，闭环控制模块、通讯 模块等几部分组成。CPU控制单元用于接收数据采集模块和通讯模块的数据；针对不同的控制采用 相应的逻辑控制，根据接收的数据进行检测结果的计算、整定；根据预置数据与采集数据相 比较，设置故障级别，判断各个采集信号是否在规定安全范围内，若有故障，判断故障级别， 根据级别的高低根据进行机车故障报警、机车卸载、柴油机停机等保护；外接串口和以太网 通讯接口，满足通讯组网的要求；根据柴油机、主发电机等的特性曲线，输出相应的斩波信 号给PWM插件板，完成对机车的自动控制。模拟量输入模块与频率量采集模块用于与各种专用传感器、变送器结合，拥有 多种输入通道，具有模数转换、脉冲捕捉、频率测量、高速计数等功能，主要负责采集机车速 度、柴油机转速、通风机转速、电流、电压等信号，为CPU控制单元提供相应的参数。模拟量输出模块根据司控器档位信号向柴油机油门信号控制器输出4 - 20mA的 标准模拟电流信号，控制柴油机转速。数字量输入输出模块负责各个开关量信号的采集、输出，按照既定的逻辑控制要 求，自动完成各个电气控制元件、执行元件的开通关断。通讯模块具有微机系统通讯的必要通讯口 RS485扩展、CAN、MVB等。满足点对 点通讯、现场总线等要求。通过通讯插件板实现各种控制网络的组建、各种通讯协议的总体 转换以及必要的增加I/O扩展。闭环控制模块基于PWM斩波控制技术，根据从CPU控制单元传送的斩波信号，采 用PID闭环控制实现励磁调节功能。功率驱动模块一是对微机输出的数字量信号进行放大，按照既定的逻辑控制要 求，自动完成各个电气控制元件、执行元件的开通关断；二是对微机输出的PWM信号进行放 大，完成主发电机励磁调节。同步液晶显示屏用于显示机车运行过程中的各种参数和故障信息，同时可进行 机车的故障诊断、故障查询，显示信息按功能分页显示，各显示页面间可手动触控相应按键 进行页面切换。 在各个I/O插件在CPU控制单元的统一管理下，相互配合嵌套使用，涵盖机车逻辑 控制、模拟量/频率量数据的采集与检测、牵引特性控制、空转/滑行保护、机车保护、故障诊断、数据实时显示、柴油机转速调节、现场通讯等功能。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求1.一种基于PAC技术的交流传动机车微机控制柜，其特征在于包括CPU控制单元和 多个I/O插件，所述I/O插件均与CPU控制单元连接，所述I/O插件包括模拟量输入模块、 频率量采集模块、模拟量输出模块、数字量输入输出模块、通讯模块、闭环控制模块、功率驱 动模块和通讯模块，所述功率驱动模块与数字量输出模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于PAC技术的交流传动机车微机控制柜，其特征在于所 述CPU控制单元设置有同步液晶显示屏，所述同步液晶显示屏与CPU控制单元间双向传输 数据。
3.根据权利要求1所述的基于PAC技术的交流传动机车微机控制柜，其特征在于所 述闭环控制模块为PID闭环控制模块。
4.根据权利要求1所述的基于PAC技术的交流传动机车微机控制柜，其特征在于所 述闭环控制模块接收CPU控制单元的斩波信号。
专利摘要本实用新型公开了一种基于PAC技术的交流传动机车微机控制柜，其特征在于包括CPU控制单元和多个I/O插件，所述I/O插件均与CPU控制单元连接，所述I/O插件包括模拟量输入模块、频率量采集模块、模拟量输出模块、数字量输入输出模块、通讯模块、闭环控制模块、功率驱动模块和通讯模块，所述功率驱动模块与数字量输出模块连接，通过输出标准模拟量信号控制柴油机转速，使柴油机的平滑升降过渡以及转速的稳定；同时，采用逻辑控制取代控制电路的有触点电器控制及其线路部分，使控制线路结构简化，故障点减少。
文档编号B61C17/00GK201842094SQ201020579020
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者倪冬, 冯坷欣, 叶顶康, 周远军, 孟玉发, 张虎, 李茹华, 杨德萍, 杨波, 樊迟, 熊明彬, 王永 申请人:南车资阳机车有限公司