专利名称：电气综合控制柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路客车电气综合控制柜，具体涉及一种用于DC600V供电的客车电气
综合控制柜。
背景技术：
铁路客车电气系统运行中存在发生各种故障的可能，有些故障属于自然发生，有些故障 则属于人为误操作引起的事故，出现故障时，若不能及时进行保护动作，就会因保护不及时 而引起严重后果，这就需要一种具有监测、控制、诊断保护、信息提示、联网通讯的装置， 实现对各种故障及时进行诊断、指示并保护。
实用新型内容
本实用新型针对电气系统运行中存在的各种故障需要及时进行诊断、指示并保护，提供 了一种用于DC600V供电的客车电气综合控制柜。
本实用新型的技术方案是 一种电气综合控制柜，包括由PLC控制的供电电源转换控制 模块、空调机组控制模块和照明控制模块，所述的控制柜设置有蓄电池欠压保护模块、逆变 器和信息显示触摸屏，蓄电池欠压保护模块设置有欠压保护保护板，欠压保护保护板与蓄电 池之间电连接，蓄电池与充电器之间电连接，蓄电池和充电器通过逆流二极管与DCI10V供 电电源并联，逆变器与DC600V供电电源主回路电连接，信息显示触摸屏通过电缆与PLC主 机相连；
优选的是，所述的DC600V供电电源主回路设置为I和II两路，主问路中还设置有电流 传感器、电压传感器和DC600V在线绝缘检测装置，绝缘检测装置与电源转换控制模块之间 进行电连接；
优选的是，所述的电源转换控制模块设置有转换开关SA1、中间继电器KA10和KA20、 接触器KM1和KM2;所述的空调机组控制模块设置有转换开关SA2，转换开关SA2通过中间继电器和接触器与空调机组和PLC连接，所述的空调机组至少设置有一组；所述的照明控 制模块设置有照明控制柜，照明控制柜内设置有转换开关SA4;
优选的是，所述的PLC至少设置有一个12/8点的I/O扩展模块，I/O扩展模块通过中间 继电器或接触器与电源转换开关SA1、空调机组控制转换开关SA2、供电电源I和II回路、 逆变器和充电器之间电连接；
优选的是，所述的逆变器至少设置有一个，逆变器通过网关与PLC连接；
优选的是，所述的控制柜还具有与轴温、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱连接 的联网通讯模块，轴温、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱通过网关与PLC连接，联 网通讯模块中设置有代理节点；
优选的是，所述的网关包括PLC网关WG1、防滑器网关WG2、轴温报警器网关WG3、 烟火报警器网关WG4、车门网关WG5、 WG6和逆变器网关WG7，防滑器网关WG2、轴温 报警器网关WG3、烟火报警器网关WG4、车门网关WG5、 WG6和逆变器网关WG7分别与 PLC网关WG1连接，PLC网关WG1通过RS-232接口与安全用电记录仪相连，PLC网关 WG1通过RS-232接U与适配器连接；
优选的是，所述的代理节点设置有两个Lonworks通讯接口 ，上行Lonworks通讯接口与 列车级网络总线相连，下行Lonworks通讯接口与PLC网关WG1、防滑器网关WG2、轴温 报警器网关WG3、烟火报警器网关WG4、车门网关WG5、 WG6和逆变器网关WG7相连；
优选的是，所述的烟火报警器通过照明控制柜与烟火报警器网关WG4相连。
本实用新型的有益效果是电气综合控制柜实现了客车电气控制系统的小型化、智能化、 集成化和系统化。由于本实用新型采用了信息显示触摸屏，可以现场设定参数，人为控制供 电电源转换、空调机组等功能单元的运行工况，显示运行工况及运行参数，实时显示各功能 单元的运行状态，实时报告故障现象并及时进行保护动作，避免了由于保护不及时而引起的 严重后果。本实用新型还采用网关和代理节点实现本车智能节点设备与本车PLC之间、不同 车辆电气系统之间迸行数据、信息和命令传递，实现自动控制，既可以完成对智能节点设备 的状态监视和显示，又减轻了操作人员的工作强度，避免了由于人为误操作引起的事故，便 于操作和维护。
附图1为本实用新型具体实施例的结构框附图2为本实用新型具体实施例蓄电池欠压保护模块的电气原理图; 附图3为本实用新型具体实施例PLC控制器的控制电路附图4为本实用新型具体实施例DC600V供电主回路电气原理图； 附图5为本实用新型具体实施例的电源转换控制模块的电气原理图; 附图6为本实用新型具体实施例的空调机组控制模块的电气原理图; 附图7为本实用新型具体实施例的空调机组的电气原理图； 附图8为本实用新型具体实施例的照明控制模块的电气原理图； 附图9为本实用新型具体实施例网关的结构框图。
具体实施方式
如图1至9所示的具体实施例 一种电气综合控制柜，包括由PLC控制的供电电源转换
控制模块、空调机组控制模块和照明控制模块，所述的控制柜设置有蓄电池欠压保护模块、 逆变器和信息显示触摸屏，蓄电池欠压保护模块设置有欠压保护保护板，欠压保护保护板与
蓄电池之间电连接，蓄电池与充电器之间电连接，蓄电池和充电器通过逆流二极管与DC110V 供电电源并联，逆变器与DC600V供电电源主回路电连接，信息显示触摸屏通过电缆与PLC 主机相连。所述的DC600V供电电源主回路设置为I和II两路，主回路中还设置有电流传感 器、电压传感器和DC600V在线绝缘检测装置，绝缘检测装置与电源转换控制模块之间进行 电连接。所述的电源转换控制模块设置有转换开关SA1、中间继电器KA10和KA20、接触 器KM1和KM2;所述的空调机组控制模块设置有转换开关SA2，转换开关SA2通过中间继 电器和接触器与空调机组和PLC连接，所述的空调机组至少设置有一组；所述的照明控制模 块设置有照明控制柜，照明控制柜内设置有转换开关SA4。所述的PLC至少设置有一个12/8 点的I/0扩展模块，1/0扩展模块通过中间继电器或接触器与电源转换开关SA1、空调机组控 制转换开关SA2、供电电源I和II回路、逆变器和充电器之间电连接，所述的逆变器至少设 置有一个，逆变器通过网关与PLC连接。
控制柜还具有与轴温、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱连接的联网通讯模块， 轴温、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱通过网关与PLC连接，所述的网关包括PLC 网关WG1、防滑器网关WG2、轴温报警器网关WG3、烟火报警器网关WG4、车门网关WG5、WG6和逆变器网关WG7，防滑器网关WG2、轴温报警器网关WG3、烟火报警器网关WG4、 车门网关WG5、 WG6和逆变器网关WG7分别与PLC网关WG1连接，PLC网关WG1通过 RS-232接口与安全用电记录仪相连，PLC通过适配器与PLC网关WGl连接；联网通讯模块 中设置有代理节点，所述的代理节点设置有两个Lomvorks通讯接口，上行Lonworks通讯接 口与列车级网络总线相连，下行Lonworks通讯接口与PLC网关WG1、防滑器网关WG2、 轴温报警器网关WG3、烟火报警器网关WG4、车门网关WG5、 WG6和逆变器网关WG7相 连；所述的烟火报警器通过照明控制柜与烟火报警器网关WG4相连。
本实用新型的工作原理
当PLC检测到本车蓄电池电压低于欠压保护设定值时，触摸屏应显示相应故障信息，蓄 电池欠压保护模块判断信号由车下电源给出，当蓄电池欠压时，车下电源给出信号切断相应 负载。
电气综合控制柜由两路电源母线供电，通过转换开关SA1分"自动"和"试验I路"、"试 验II路"。
1.正常情况下，转换开关置于"自动"位
① I路、II路均有电(电压高于DC500V)，合上空气开关Q1、 Q2，设定车厢号后，PLC 按照均衡供电原则，奇数号车厢选择I路供电、偶数号车厢选择II路供电，1/0扩展模块A 的输出点(1400/1401)为ON，中间继电器KA10、 KA20线圈得电，其常开触点KA10/KA20 闭合，使得接触器KM1、 KM2线圈得电，KM1、 KM2在主回路中的常开触点闭合，主回路 实现供电，显示屏显示相应信息，电源指示灯亮。KM1线圈控制电路中的KM2常闭触点和 KM2线圈控制电路中的KM1常闭触点使得I路和II路供电互锁。
② 如果I路有电、II路无电，KA10线圈得电，KA20线圈不得电。所有车厢PLC通过 检测可自动选择I路供电，空调(客室电热)减载运行，显示屏上显示相应的信息。此时如 果II路重新供电，则偶数车厢PLC通过检测可重新选择II路供电。
③ 如果II路有电、I路无电，KA20线圈得电，KA10线圈不得电。所有车厢PLC通过
检测可自动选择n路供电，空调(客室电热)减载运行，显示屏上显示相应的信息。此时如
果I路重新供电，则奇数车厢PLC通过检测可重新选择I路供电。
可以通过触摸屏的电源控制菜单和提示选择或转换供电回路。
⑤在I路、II路都有电，奇数号车厢I路供电、偶数号车厢II路供电的情况下，如果I路(n路)电源出现过压故障，KA10 (KA20)线圈失电，PLC自动转换到另一路电源供电， 同时空调(客室电热)减载运行。当电源电压值恢复正常，通过触摸屏操作解除故障保护或 电源重新供电，PLC自动转换回原供电回路，负载恢复原工况运行。两路供电回路重新供电 时，PLC将自动解除保护，转换到原供电回路。
⑦ 在一路有电，另一路无电，所有车厢都是同一路供电的情况下，如果供电回路出现故 障，KAIO、 KA20线圈均无电，则PLC停止供电，不进行转换。
⑧ 在一路正常，另一路存在故障未消除，车厢供电已经进行了一次转换的情况下，如果 供电回路再出现故障，则PLC停止供电，不进行转换。
⑨ 故障排除后，可以通过触摸屏上的"电源控制"菜单，按下"停止供电"或"自动供 电"触摸开关解除故障保护。通过PLC检测后，PLC自动转换回原供电回路，负载恢复原工 况运行。
⑩ 故障排除后也可以通过转换开关SA1由"停止"位转换到"自动"位，PLC自动解 除保护，转换回原供电回路，通过PLC检测后，负载恢复原工况运行。O出现过压故障， 恢复正常后，两路供电回路重新供电时，PLC将自动解除保护转换到原供电回路，恢复原工 况运行。
2. 试验时，可将转换开关SAl置于"试验I路"或"试验n路"，人为选择I路供电或 II路供电，此时PLC只进行检测报警，不能进行电源回路的转换。
3. 主电路中接有电流传感器、电压传感器，并设DC600V在线绝缘检测装置，显示触摸 屏上可显示主电路的电压、电流、DC110V母线电压、本车蓄电池电压、电源状态、逆变器 输出电压等信息，当某路电源出现过压、绝缘等故障时，显示触摸屏显示相应故障提示，相 应电源故障灯亮。
4. 正常供电时，DC600V电源给温水箱、开水炉、车下电源箱、客室电热供电，逆变器 为空调机组、伴热等负载供电，DC110V电源向照明、车下电源箱控制、轴温报警器、防滑 器、水位显示仪等供电。
空调机组控制模块通过转换开关SA2分为"自动"、"试验暖"、"试验冷"。 1.正常情况下，转换开关SA2置于"自动"位
①电源供电开始后，PLC控制空调机组自动进入"自动"运行，PLC根据当前逆变器 状态以及车厢里温度传感器、外气温度传感器检出值与预先在管理界面设定的"制冷"、"电热""半暖""全暖"温度设定值进行比较后，进行空调机组的"自动"运转，PLC根据温度
条件，分别控制空调机组各接触器线圈是否得电。空调机组有六种工况"弱风"、"强风"、"半 冷"、"半暖"、"全冷"、"全暖"。"制冷"温度设定值为空调机组根据车内温度从"半冷"工
况转入"强风"工况时的临界温度(暂设为24i:);"电热"温度设定值为空调机组根据车内 温度从"弱风"工况转入"电热"工况时的临界温度(暂设为18°C)。"半暖"为空气预热器 根据外气温度启动弱风半暖的温度(暂设为15°C)，"全暖"为空气预热器根据外气温度启动 弱风全暖的温度(暂设为5'C)。
② 可以根据显示触摸屏上的菜单和提示，选择"强风"、"半冷"、"全冷"、"弱风"、 "半暖"、"全暖"等运行方式，此时空调机组不受温度控制，对应PLC所控制的接触器线圈
得电。按下"全自动"触摸开关可以返回受温度控制"自动"状态，按下"停止"触摸开关， 空调停止运行。
③ 制冷时，强风机发生故障，对应冷凝风机、压縮机停止工作；冷凝风机发生故障时， 对应压縮机停止工作；制暖时，弱风机发生故障，对应空气预热器停止工作。
④ 在"半冷"工况下，压縮机运行时发生故障，有故障的压縮机将停止运行，并自动切
换到另一组压縮机启动运行；在"全冷"工况下，运行发生故障，有故障的压縮机停止运行， 保持无故障压缩机继续运行。在"半暖"工况下，PLC根据电流检测判断预热器运行时发生 故障，有故障的预热器将停止运行，并自动切换到另一组预热器启动运行；在"全暖"工况 下，PLC根据电流检测判断预热器运行发生故障，有故障的预热器停止运行，保持无故障预 热器继续运行。当预热器发生温度保护时，同一机组的所有预热器均停止工作。
⑤ 空调机组有故障时，通过按下显示触摸屏上的"停空调"停止空调运行，故障排除后， 再按下"空调自动"空调机组重新运行后，PLC通过检测可以重新启动空调机组。
⑥ 故障排除后也可以通过转换开关SA2由"停止"位转换到"自动"位，空调机组自 动转换到"自动"运行状态，通过PLC检测后，空调机组恢复运行。
2.当空调在"自动"位运行时，PLC根据逆变器输出电压和逆变器自身给出的信号判断 其工作状态。如果PLC根据输出电压判断逆变器发生故障，相应风机、压縮机或预热器停止 工作，相应故障指示灯亮，触摸屏显示相应信息。两台逆变器相互热备，当其中一台逆变器 自身检测出有故障时(此时逆变器给PLC —个故障信号)，另一台逆变器负责本车供电，这 时逆变器给出减载信号，硬座及餐车控制柜减载信号送给PLC， PLC检测到逆变器给出半载信号时，空调自动减载运行，触摸屏显示相应信息。当逆变器故障恢复减载信号消失后空调 自动恢复原工况运行。硬卧和软卧车控制柜不将逆变器减载信号送给PLC。
3. 试验时，可将转换开关SA2置于"试验冷"或"试验暖"，人为选择制冷工况，启动 强风、冷凝风机或制暖工况启动弱风。此时PLC只能对空调机组进行监测，不进行保护动作。
4. 机组主回路中接有电流传感器，显示触摸屏上可以显示空调机组的运行工况、压縮机 或空气预热器运行状况、累计运行时间及电流值，可以显示"制冷"、"制暖"设定温度值。 当机组出现过载、过流故障时，显示触摸屏显示故障提示状态，空调故障灯亮，可以按下"回 主画面"触摸开关返回主画面。
5. 空调机组的压缩机及空气预热器按照累计时间运行，半冷或半暖时累计时间少的机组 启动运行，运行2小时后自动转换到另一机组交替运行。累计运行时间多的机组达到9997小 时后，同一空调两台机组运行时间同时减去一定时间，保证两台机组累计时间差不变。
照明控制模块通过转换开关SA4分为"半灯"、"全灯"、"停止"。将SA4置于"半灯" 使得终夜灯和应急灯工作；将SA4置于"全灯"使得终夜灯、半夜灯和应急灯工作。转换开 关SA4放置于乘务员室。
轴温、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱状态监视模块通过网关与PLC连接，网 关包括PLC网关WG1、防滑器网关WG2、轴温报警器网关WG3、烟火报警器网关WG4和 车门网关WG5、 WG6，防滑器网关WG2、轴温报警器网关WG3、烟火报警器网关WG4和 车门网关WG5、 WG6分别与PLC网关WG1连接，PLC网关WG1通过RS-232与安全用电 记录仪相连进行数据通信，PLC主机通过适配器与PLC网关WG1连接进行数据通信。通过 网关能够将轴温、防滑器、烟火报警器、车门、车下电源箱的状态信息送给PLC，并在触摸 屏上显示。
联网通讯模块中设置有代理节点，代理节点设置有两个Lonworks通讯接口，上行 Lonworks通讯接口与列车级网络总线相连，负责列车级网络通信，接收列车主机的信息，并 将信息转发给下行Lonworks通讯模块；下行Lonworks通讯接口与PLC网关WG1、防滑器 网关WG2、轴温报警器网关WG3、烟火报警器网关WG4、车门网关WG5、 WG6和逆变器 网关WG7相连，负责车厢级网络通信，转发集中控制命令，接收车厢级各应用节点传输的 参数、工作状态等信息。
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权利要求1.一种电气综合控制柜，包括由PLC控制的供电电源转换控制模块、空调机组控制模块和照明控制模块，其特征在于所述的控制柜设置有蓄电池欠压保护模块、逆变器和信息显示触摸屏，蓄电池欠压保护模块设置有欠压保护保护板，欠压保护保护板与蓄电池之间电连接，蓄电池与充电器之间电连接，蓄电池和充电器通过逆流二极管与DC110V供电电源并联，逆变器与DC600V供电电源主回路电连接，信息显示触摸屏通过电缆与PLC主机相连。
2. 根据权利要求l所述的电气综合控制柜，其特征在于所述的DC600V供电电源主回路 设置为I和II两路，主回路中还设置有电流传感器、电压传感器和DC600V在线绝缘检 测装置，绝缘检测装置与电源转换控制模块之间进行电连接。
3. 根据权利要求l所述的电气综合控制柜，其特征在于所述的电源转换控制模块设置有 转换开关SA1、中间继电器KA10和KA20、接触器KM1和KM2;所述的空调机组控 制模块设置有转换开关SA2，转换开关SA2通过中间继电器和接触器与空调机组和PLC 连接，所述的空调机组至少设置有一组；所述的照明控制模块设置有照明控制柜，照明 控制柜内设置有转换开关SA4。
4. 根据权利要求1所述的电气综合控制柜，其特征在于所述的PLC至少设置有一个12/8 点的I/0扩展模块，1/0扩展模块通过中间继电器或接触器与电源转换开关SA1、空调 机组控制转换开关SA2、供电电源I和II回路、逆变器和充电器之间电连接。
5. 根据权利要求1或4任一项所述的电气综合控制柜，其特征在于所述的逆变器至少设 置有一个，逆变器通过网关与PLC连接。
6. 根据权利要求l所述的电气综合控制柜，其特征在于所述的控制柜还具有与轴温、防 滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱连接的联网通讯模块，轴温、防滑器、烟火报警 器、车门及车下电源箱通过网关与PLC连接，联网通讯模块中设置有代理节点。
7. 根据权利要求5或6任一项所述的电气综合控制柜，其特征在于所述的网关包括PLC 网关WG1、防滑器网关WG2、轴温报警器网关WG3、烟火报警器网关WG4、车门网 关WG5、 WG6和逆变器网关WG7，防滑器网关WG2、轴温报警器网关WG3、烟火报 警器网关WG4、车门网关WG5、 WG6和逆变器网关WG7分别与PLC网关WG1连接， PLC网关WG1通过RS-232接口与安全用电记录仪相连，PLC网关WG1通过RS-232 接口与适配器连接。
8. 根据权利要求6所述的电气综合控制柜，其特征在于所述的代理节点设置有两个Lonworks通讯接口，上行Lonworks通讯接口与列车级网络总线相连，下行Lonworks 通讯接口与PLC网关WG1、防滑器网关WG2、轴温报警器网关WG3、烟火报警器网 关WG4、车门网关WG5、 WG6和逆变器网关WG7相连。
9. 根据权利要求6所述的电气综合控制柜，其特征在于所述的烟火报警器通过照明控制 柜与烟火报警器网关WG4相连。
专利摘要本实用新型涉及一种电气综合控制柜，包括由控制器PLC、信息显示触摸屏控制的供电电源转换控制模块、空调机组控制模块、照明控制模块和联网通讯模块。本实用新型采用了信息显示触摸屏，可以现场设定参数，人为控制供电电源转换、空调机组等功能单元的运行工况，显示运行工况及运行参数，实时显示各功能单元的运行状态，实时报告故障现象并及时进行保护动作，避免了由于保护不及时而引起的严重后果。联网通讯模块可实现车辆级与列车级车载网络，可实现对多个智能节点设备的网络监视、状态控制等功能。
文档编号G05B19/048GK201138444SQ20072030942
公开日2008年10月22日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者李照平, 葛洪勇 申请人:青岛四方车辆研究所有限公司