一种内燃机车水温控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种内燃机车水温控制系统，属于内燃机车自动控制技术领域。目的是为了克服温度继电器容易失灵的问题，使用温度测量电路将机车现有水温继电器进行替代优化，通过增加U/F转换器及相关电路，将温度测量电路的温度信号传递到机车现有PLC，由PLC实现温控系统无触点控制。控制系统包括PLC控制器，还包括变压电路、温度传感器、测温放大电路、U/F转换电路，所述变压电路分别连接温度传感器、测温放大电路、U/F转换电路，所述温度传感器连接测温放大电路，所述测温放大电路连接U/F转换电路，所述U/F转换电路连接PLC控制器，本发明的水温控制系统适合于各种内燃机车的自动控制系统使用。
【专利说明】
-种内燃机车水溫控制系统
技术领域
[0001] 本发明具体设及一种内燃机车水溫控制系统，属于内燃机车自动控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，内燃机车水溫控制多采用溫度继电器控制，当油、水溫度达到溫度继电器控 制溫度时，溫度继电器动作，实现接通或断开后续电路，W保证机车溫度在正常范围内，使 机车得W正常运行。但是由于溫度继电器内部为触点接触，触点接触不良或者溫度整定值 不准时，相应后续电路便动作不及时，外在表征有40°C时机车不走车;60°C柴油机转速不可 W上9位;65°C溫度柴油机可W停机或者侧百叶窗打不开;73°CW下风扇不停;78°CW上时 风扇不转;85°C不报警;90°C不卸载等等故障现象。如果严重时，可造成柴油机缸套变形、机 车密封垫老化失效等后果，影响机车正常运用。
【发明内容】
[0003] 因此，本发明目的是为了克服溫度继电器容易失灵的问题，使用溫度测量电路将 机车现有水溫继电器进行替代优化，通过增加U/F转换器及相关电路，将溫度测量电路的溫 度信号传递到机车现有化C，由化C实现溫控系统无触点控制。
[0004] 具体的技术方案是，一种内燃机车水溫控制系统，包括化C控制器，还包括变压电 路、溫度传感器、测溫放大电路、U/F转换电路，所述变压电路分别连接溫度传感器、测溫放 大电路、U/F转换电路，所述溫度传感器连接测溫放大电路，所述测溫放大电路连接U/F转换 电路，所述U/F转换电路连接化C控制器，所述变压电路用于为溫度传感器、测溫放大电路、 U/F转换电路提供工作电压，所述溫度传感器用于将被测水溫转换为电压值，所述测溫放大 电路用于将溫度传感器测得的电压值放大，所述U/F转换电路用于将测溫放大电路得到的 电压放大值经过电压/频率转换后向化C控制器输出频率脉冲。
[0005] 进一步的，所述变压电路包括24输入电源和=个输出电路，第一输出电路包括= 端稳压器7915，输出+15V电压，作为测溫放大电路、U/F转换电路的工作电压，第二输出电路 包括稳压二极管和电阻，输出-6V电压，作为U/F转换电路的失压调节电路工作电压，第S输 出电路包括第一输出电路和=端稳压器78L06,输出+6V电压，作为溫度传感器的工作电压。
[0006] 进一步的，所述测溫放大电路包括=个运算放大器，其中两个运算放大器组成第 一放大极，加入另一个运算放大器组成第二放大极。
[0007] 进一步的，所述U/F转换电路输出频率为0-化化。
[0008] 本发明的有益效果在于:本发明的一种内燃机车水溫控制系统，利用内燃机车现 有的化C控制器，通过溫度测量、放大和电压/频率转换，实现溫控系统无触点控制，克服了 现有技术溫度继电器容易出现故障的问题，适合于各种内燃机车的自动控制系统使用。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明一种内燃机车水溫控制系统的结构示意图；
[0010] 图2为变压电路的电路原理图；
[0011] 图3为溫度传感器的测溫电路的电路原理图；
[0012] 图4为测溫放大电路的电路原理图；
[0013] 图5为U/F转换电路的电路原理图；
[0014] 图6为化C控制器进行溫度信号处理的程序梯形图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行说明：
[0016] 如图1所示，一种内燃机车水溫控制系统，包括化C控制器，还包括变压电路、溫度 传感器、测溫放大电路、U/F转换电路，变压电路分别连接溫度传感器、测溫放大电路、U/F转 换电路，溫度传感器连接测溫放大电路，测溫放大电路连接U/F转换电路，U/F转换电路连接 PLC控制器，变压电路用于为溫度传感器、测溫放大电路、U/F转换电路提供工作电压，溫度 传感器用于将被测水溫转换为电压值，测溫放大电路用于将溫度传感器测得的电压值放 大，U/F转换电路用于将测溫放大电路得到的电压放大值经过电压/频率转换后向化C控制 器输出频率脉冲。
[0017] 在本【具体实施方式】中，采用LM231型U/F转换器W及部分电路的改造，而U/F转换需 要一定地输入电压，溫度传感器输出电压非常低，所W还需要有一个测量放大电路，采用= 个运算放大器LM224;为了与机车仪表传感器通用，传感器采用WZB-269型销热电阻，通过 电桥将传感器电阻变化变为电压变化。由于本地为高原地区，沸水溫度低于l〇〇°C，且机车 水溫调控范围为40-90°C，所W设计0-90°C溫度变化对应输出频率为0-化化。通过改造 后，机车便可W利用溫度传感器通过U/F转换器向化C发出脉冲，PLC进行处理后，对外输出， 进而控制电路通断。
[0018] U/F变换器电源电压为4-40V，且失调电压调节还需要一定负电压;运算放大器电 源电压为3 - 30V;测溫电桥需要6 V电压。根据机车化C现用24V电源实际情况，进行电源部分 设计，如图2所示，24V电源电压经过S端稳压7915建立起+15V电压;经带溫度补偿的稳压二 极管D和Rl，建立起一6V电压，Rf是+15V电源电压的最小负载，W免一6V旁路电流影响+15电 压；由S端稳压78L06再在+15V电压后建立+6V电压。其中，+15V电压作为LM224与LM231的电 源电压;+6V电压做为测溫电桥电源电压；一6V电压做为LM231失压调节电路电源。
[0019] 如图3所示，测量取样部分采用不平衡电桥原理。当被测溫度为(TC时，电桥处于平 稳状态，化与WC间电压为0V。当被测溫度升高后，IU电阻增大，电桥失去平衡，化点电位升高， 化与y禍产生电压，被测溫度越高，化电阻越大，曲与y禍电压越高。
[0020] 如图4所示:测量放大部分采用有S个运算放大器的LM224,构成测量放大电路，电 源采用+15V单电源。
[0021] 电路有两个放大级，第一级由运算放大器A1、A2组成，它们都是同相输入，故输入 电阻很高，并且由于电路结构对称，可很好地抑制零点漂移;第二级由运算放大器A3组成差 分放大电路。第一级放大电路因为Rs = R?,所WW2的中点是"地"电位（即与地的电位相同）， 因此第一级输出电压为：
[0022]
[0023] 即第一级闭环电压放大倍数关
，当W2取10拙寸，放大倍数为7,所W改变 W2的值，就可调节放大倍数。
[0024] 对于A3构成的第二级放大电路，取Rs =化，Rio = Rii,则第二级输出电压为：
[0025；
[0026] 即第二级闭环电压放大倍数为一7，因为iic兰化，即兰M2，所Wue > OV。
[0027] 所W该测量放大电路总的闭环放大倍数为：
[002引
[0029] 所WW2也可调节总闭环电压放大倍数。
[0030] 如图5所示:U/F变换器采用LM231将0-6V的输入电压UE转换成0化一化化的输出 频率fouT，由于采用+ 15V电源电压（接地点与24厂之间电压为9V)，而PLC输入电压要求为 24V，所W输出端经4N38型光禪合IC3控制3DK4B型开关管T工作，将时UT转变为化C的24V输入 信号，详细如下:LM231采用+15V电源供电，另外失调电压调节电路还接有一6V电源。虹2是输 入限流电阻;Cs是输入端滤波电容，Ri4与C7分别为单脉冲定时器的定时电阻与定时电容，W3 用来调节失调电压，W4作增益调节。第1脚与第6脚短接，Ri5、C6为电流输出的负载电阻与负 载电容。由3脚输出0化一6曲Z的频率信号。本电路输出频率为：
[0031]
[0032] 财：
[0033]
[0034] fouT径光禪合IC3控制开关管T，由T向化C输入方波信号，R21为压敏电阻，是T的保护 电路，吸收24V电源的浪涌电压。
[0035] 电路安装完毕，按W下步骤调整：
[0036] 步骤一:将化置于冰水混合物中5min，调节Wl使化与iic间电压为0V。
[0037] 步骤二:调节化使fouT输出频率刚好为OHz。
[003引步骤S:将化置于90 r水中2min，调节W2使化为电压为6V。
[0039] 步骤四：调节W4使时UT输出频率为化化。
[0040] 步骤五重复W上步骤，不符合继续调整，直到符合要求。
[0041 ]采用U/F变换后需对机车溫控系统的改造，PLC编写如下：
[0042] PLC溫度信号处理的程序编写如梯形图6所示，梯形图中:M8000为特殊逻辑线圈， PLC上电后，其被置于"1"。
[0043] SPD为转速测量指令，测量周期2S，D16内用于存放在规定的测量周期2S内，由X003 输入的脉冲数;D17内存放着正在进行着的测量周期内已输入的脉冲数;D18内存放正在进 行着的测量周期内还剩余的时间，当该测量周期的计时时间到2S则D17内的数据传到D16 中，然后D17清零，并且重新开始，存放下一个测量周期内输入脉冲数。
[0044] CMP是二数比较指令，用于控制40°C溫度点。常数5333是表示测量溫度40°C时，对 应U/F变换器在2S内应向化C输入的脉冲数。D16内数据即W上介绍的Sro命令检测的外界输 入脉冲。当5333>D16内存放的数据，则将逻辑线圈M43置于"r;当5333 = 016内存放的数 据，则将逻辑线圈M44置于"r;当5333<D16内存放的数据，则将逻辑线圈M45置于"1"。
[0045] 第一个ZCP指令用D16内存放的数据与常数8000和常数8667比较。（其中8000对应 于测量溫度60°C时，在2S内应输入脉冲数;8667对应于测量溫度65 °C时，在2S内应输入脉冲 数）。当8000>D16内存放的数据，则将逻辑线圈M46置于叩'；当8000兰D16内存放的数据兰 8667,则将逻辑线圈M47置于"r;当D16内存放的数据>8667,则将逻辑线圈M48置于"r;
[0046] 第二个ZCP指令用D16内存放的数据与常数9733和常数10400比较，（其中9733对应 于测量溫度73 °C时，在2S内应输入脉冲数；10400对应于测量溫度78 °C时，在2S内应输入脉 冲数）。当9733>D16内存放的数据，则将逻辑线圈M49置"r;当9733兰D16内存放的数据兰 10400,则将逻辑线圈M50置"r ;当Dl6内存放的数据>10400，则将逻辑线圈M51置"r ;
[0047] 第S个ZCP指令用D16内存放的数据与常数11333和常数12000比较(其中11333对 应于测量溫度85 °C时，在2S内应输入脉冲数，12000对应于测量溫度90°C时应在2S内输入的 脉冲数）。当11333>D16内存放的数据，则将逻辑线圈M52置"r;当11333邹16内存放的数 据兰12000,则将逻辑线圈M53置"r;当D16内存放的数据>12000,则将逻辑线圈M54置"1"。
[0048] 最后，将相应溫度继电器处连线短接，原有溫度继电器若为常开，则在逻辑线圈中 寻找相应溫度编号，在原有程序控制中增加常开指令;原有溫度继电器若为常闭，则在逻辑 线圈中寻找相应溫度编号，在原有程序控制中增加常闭指令。
[0049] W上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可W作出若干改进和润饰，运些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种内燃机车水温控制系统，包括PLC控制器，其特征在于，所述内燃机车水温控制 系统还包括变压电路、温度传感器、测温放大电路、U/F转换电路，所述变压电路分别连接温 度传感器、测温放大电路、U/F转换电路，所述温度传感器连接测温放大电路，所述测温放大 电路连接U/F转换电路，所述U/F转换电路连接PLC控制器，所述变压电路用于为温度传感 器、测温放大电路、U/F转换电路提供工作电压，所述温度传感器用于将被测水温转换为电 压值，所述测温放大电路用于将温度传感器测得的电压值放大，所述U/F转换电路用于将测 温放大电路得到的电压放大值经过电压/频率转换后向PLC控制器输出频率脉冲。2. 如权利要求1所述的内燃机车水温控制系统，其特征在于，所述变压电路包括24输入 电源和三个输出电路，第一输出电路包括三端稳压器7915，输出+15V电压，作为测温放大电 路、U/F转换电路的工作电压，第二输出电路包括稳压二极管和电阻，输出-6V电压，作为U/F 转换电路的失压调节电路工作电压，第三输出电路包括第一输出电路和三端稳压器78L06， 输出+6V电压，作为温度传感器的工作电压。3. 如权利要求1所述的内燃机车水温控制系统，其特征在于，所述测温放大电路包括三 个运算放大器，其中两个运算放大器组成第一放大极，加入另一个运算放大器组成第二放 大极。4. 如权利要求1所述的内燃机车水温控制系统，其特征在于，所述U/F转换电路输出频 率为 0-6kHz。
【文档编号】F01P11/16GK105909363SQ201610426213
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】宫良钦, 张宁, 秦先广
【申请人】内蒙古包钢钢联股份有限公司