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J5100000SM
北京东风机车电器厂
设计文件
编号
J5100000SM
DF-J51型微机控制装置
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1概述
1.1系统组成
显示器
DID
DF-J51型微机控制装置由输入信号（开关信号、模拟信号及频率信号）、输出信号（控制电控阀、接触器及步进电机）、微机控制器WJKQ、微机显示器DID组成见图1。
WJKQ是系统的核心，它控制机车电器，以满足各种控制要求。
微机控制器WJKQ与显示器DID之间采用RS232或RS485接口，通过串行通讯交换数据。
B插座
A插座
机车电器
微机控制器
图1
1.2微机控制系统主要功能
a）柴油机起动；
b）柴油机调速；
c）自动换档；
d）液力换向；
e）轮轨润滑；
f）机车部分逻辑电路控制；
g）低恒速（根据用户要求设置）；
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h）故障保护；
i）显示各种运行状态、运行参数和故障信息；
j）显示、记录机车累积行走里程；
k）显示、记录柴油机空载、负载和几段转速下负载的累积时间。
1.3微机系统采集的主要信号
模拟量输入信号：
辅发输出电压1：
100（直流）
柴油机水温直接测量（负温度系数热敏电阻）
中冷水温直接测量（负温度系数热敏电阻）
润滑油温直接测量（负温度系数热敏电阻）
传动箱油温直接测量（负温度系数热敏电阻）
频率量输入信号：
柴油机转速直接测量（准正弦波）1000r/min=
（普通型）819HZ（强化型）845.5HZ
机车速度直接测量（正极性方波）1转=200脉冲
柴油机调速输出信号：
步进电机A相0.5A/110V
步进电机B相0.5A/110V
步进电机C相0.5A/110V
2微机控制器WJKQ
2.1结构说明
WJKQ由14块插件和箱体组成。
机车微机控制器内插件定义如表1：
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表1
插件号
名称
功能
1#
辅助CPU板ACPU
故障记录和显示
2#
主CPU板MCPU
运行程序
3#
模拟量输入板ADC
采集模拟数据
4#
频率输入板FRQ
采集转速
5#
1#开关量输入板IN1
输入机车电器状态
6#
2#开关量输入板IN2
输入机车电器状态
7#
1#继电器输出板OUT1
控制接触器及电控阀
8#
2#继电器输出板OUT2
控制接触器及电控阀
9#
3#继电器输出板OUT2
控制接触器及电控阀
10#
柴油机调速板ENG
柴油机调速
11#
2#电源板DC2
提供±15V和5V电源
12#
信号变换板
检测控制电压
13#
1#电源板DC1
提供24V和彩色显示器电源
14#
1#电源板DC1占用
微机主机采用机箱--插件结构，机箱右侧有2个AMP62引脚的插座，上方为A插座，下方为B插座，供微机与机车有关部分接线。
主箱内部装有3U标准机箱，安装微机系统插件。
最多可插入14块插件。
插件之间及插件与机箱插座之间的连线通过机箱后部的64芯连接器（DIN41612标准）连接。
机箱各插件自左到右按编号从小到大顺序插装，不能改变。
插件的安装和拆卸均应在无电的状态下进行。
2.2引脚定义
插头和插座正面引脚排列如图2所示。
A、B插座引脚定义
如下：
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58534843383432302621161161
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************
**********
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625752474237333129252015105
图2
A插座
引脚号信号方向〔输入、输出板号〕
A1微机电源110V（+）输入〔9#〕
A2彩色显示器电源（+）输出
A3
A4彩色显示器电源（-）输出
A5微机电源110V（-）输入
A6换向手柄“前”位输入〔5#〕
A780kPa滑油压力保护输入〔6#〕
A8
A9160kPa滑油压力保护输入〔6#〕
A10
A11600Pa差示压力输入〔6#〕
A12
A13空压机运行输入〔6#〕
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A14
A15低水位输入〔6#〕
A16换向手柄“后”位输入〔5#〕
A17低温冷却自动输入〔6#〕
A18
A19高温冷却自动输入〔6#〕
A20调速二输入〔5#〕
A21前进II档输出〔9#〕
A22
A23前进I档输出〔9#〕
A24
A25控制电压超压检测输入〔6#〕
A26“加载”位输入〔5#〕
A27后退I档输出〔9#〕
A28
A29机车前进输出〔9#〕
A30机车后退输出〔9#〕
A31QBC闭合输入〔5#〕
A32换档自动位输出〔7#〕
A33后退II档输出〔9#〕
A34燃油泵接触器输出〔8#〕
A35
A36起动泵接触器输出〔7#〕
A37
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A38手动I档输入〔5#〕
A39励磁接触器输出〔8#〕
A40
A41启动接触器输出〔7#〕
A42微动车输入〔5#〕
A43低温冷却
A44
A45高温冷却输出〔7#〕
A46
A47电磁联锁输出〔7#〕
A48手动II档输入〔5#〕
A49后喷脂输出〔8#〕
A50
A51前喷脂输出〔8#〕
A52
A53继电器电源110V（+）输入〔8#〕
A54
A55步进电机C相输出
A56
A57继电器电源110V（-）输入〔7#〕
A58110V（+）系统正端测量端
A59步进电机A相输出
A60调速一输入
A61步进电机B相输出
A62110V（-）系统负端测量端
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B插座
引脚号信号方向
B1微机电源15V（+）测量端
B2微机电源5V（+）测量端
B3微机电源公共端测量端
B4
B5微机电源15V（-）测量端
B6
B7机车速度传感器输入
B8
B9风压保护输入〔6#〕
B10
B11前进II档输入〔5#〕
B12
B13后退I档输入〔5#〕
B14
B15后退II档输入〔5#〕
B16恒速一输入〔6#〕
B17前进I档输入〔5#〕
B18
B19柴油机启动输入〔5#〕
B20恒速二输入〔6#〕
B21燃油泵输入〔5#〕
B22
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B23
B24
B25
B26屏弊端输出
B27柴油机转速传感器正输入
B28柴油机转速传感器负输入
B29恒速三输入〔6#〕
B30微机电源24V（+）输出
B31微机电源24V（-）输出
B32
B33
B34屏蔽端输出
B35柴油机水温传感器正输入
B36柴油机水温传感器负输入
B37
B38屏弊端输出
B39中冷水温传感器正输入
B40中冷水温传感器负输入
B41
B42
B43屏弊端输出
B44传动箱油温传感器正输入
B45传动箱油温传感器负输入
B46
B47
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B48屏弊端输出
B49润滑油温传感器正输入
B50润滑油温传感器负输入
B51
B52
B53
B54主CPU板通讯TXD输出调试端
B55主CPU板通讯RXD输入调试端
B56微机通信公共端输出调试端
B57屏弊端与GND外部短路端
B58屏弊端输出
B59微机通信发送端输出
B60微机通信接收端输入
B61微机通信公共端输出
B62微机电源公共端测量端（GND）
3微机控制系统
有关控制量的控制及显示参见设计文件EQJ16A-80DY-00-000SM
《GK1E31型内燃机车电气原理说明》和此文件的附录1、附录2。
40~125V为“1”电平，40V以下为“0”电平。
3.1柴油机起动
3.1.1起动泵控制
合上起动泵开关2AK，在柴油机转速＜350r/min时,微机控制A36
为0，QBC吸合；显示器主页面上“起动泵”点亮。
当柴油机转速＞
400r/min时，A36为1，断开QBC；显示器主页面上“起动泵”熄灭。
3.1.2起动发电机起动控制
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按下柴油机起动按钮，B19输入为1，若QBC吸合（A31=1）达120s
且柴油机转速＜400r/min，则微机A41输出为1，起动接触器QC吸合；显示器主页面上“柴油机起动”点亮。
否则微机A41输出为0，QC断开；显示器主页面上“柴油机起动”熄灭。
3.1.3燃油泵和电磁联锁控制
闭合燃油泵开关3AK，B21输入为1，若差示压力正常，则A34输出为1，吸合燃油泵接触器RBC；显示器主页面上“燃油泵”点亮。
同时A47输出为1，为电磁联锁DLS吸合做准备；“电磁联锁”点亮。
否则，A34和A47输出为0，断开RBC和DLS；显示器主页面上“燃油泵”和“电磁联锁”熄灭。
3.2发电控制
当柴油机转速＞400r/min时，且A41为0（QC断开，显示器主页面上“柴油机起动”熄灭）5s后A39为1，吸合辅助发电励磁接触器LC，开始发电；显示器主页面上“发电”点亮。
3.3机车控制
3.3.1机车起动
换向手柄置“前进”位，在显示器主页面上，上方的“机车停止”点亮为“机车向前”。
前进电空阀5F得电，在显示器主页面上，下方的“机车停止”点亮为“机车前进”。
将换档开关置“自动”位，提手柄后，显示器主页面上“手动换档”点亮为“自动换档”；前进I档电空阀1F得电,“运行一档”点亮为“前进一档”。
当8YK闭合后，B17输入为1，“一档运行”点亮为“一档前进”。
机车I档起动。
当机车速度与柴油机转速达到自动换档条件时，前进II档电空阀2F得电，“运行一档”和“运行二档”分别点亮为“前进一档”和“前进二档”。
当9YK闭合后，B11输入为1，“一档运行”和“二档运行”
分别点亮为“一档前进”和“二档前进”。
机车II档运行。
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换向手柄置“后退”位，在显示器主页面上，上方的“机车停止”点亮为“机车向后”。
后退电空阀6F得电，在显示器主页面上，下方的“机车停止”点亮为“机车后退”。
将换档开关置“自动”位，提手柄后，显示器主页面上“手动换档”点亮为“自动换档”；后退I档电空阀3F得电，“运行一档”点亮为“后退一档”。
当10YK闭合后，B13输入为1；“一档运行”点亮为“一档后退”，机车I档起动。
当机车速度与柴油机转速达到自动换档条件时，后退II档电空阀4F得电，“运行一档”和“运行二档”分别点亮为“后退一档”和“后退二档”。
当11YK闭合后，B15输入为1，“一档运行”和“二档运行”分别点亮为“一档后退”和“二档后退”，机车II档运行。
3.3.2自动换档
通过显示器上的功能键设置“小运转”工况或“调车”工况（一定要与传动箱设置一致）。
“小运转”工况时，显示器主页面上“运转工况”显示为“小运转”，微机控制机车限速80km/h；“调车”工况时，显示器主页面上“运转工况”显示为“调车”，微机控制机车限速40km/h。
当机车速度达到下列公式所示速度时，微机控制自动换档。
小运转：
V=0.046n
调车：
V=0.0237n（普通型机车）
式中：
V－机车速度，km/h；
n－柴油机转速，r/min。
注：
从二档到一档的回差为4km/h。
3.3.3手动换档
当换档开关置“I”位时，前进I档电空阀1F或后退I档电空阀3F得电。
当换档开关置“II”位时，前进II档电空阀1F及2F或后退II档
电空阀3F及4F得电。
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3.3.4机车换向
运行的机车需要换向时，应先将司机控制器的控制手柄回“0”位，然后将换向手柄置另一个方向，最后将控制手柄置“保”位或“升”位（根据所需制动力大小，可调整柴油机转速）。
制动过程中，微机控制柴油机转速低于800r/min。
机车前进时换向：
司机完成换向操作后，前进档电空阀1F和2F断电；在机车速度不到零以前，前进电空阀5F仍得电；微机控制柴油机转速低于800r/min；后退I档电空阀3F得电，机车制动。
当机车速度为零后，后退电空阀6F得电；同时，5F断电，机车后向行驶。
机车后退时换向：
司机完成换向操作后，后退档电空阀3F和4F断电；在机车速度不到零以前，后退电空阀6F仍得电；微机控制柴油机转速低于800r/min；前进I档1F得电，机车制动。
当机车速度为零后，前进电空阀5F得电；同时，6F断电，机车前向行驶。
3.3.5微动车
控制手柄在零位，机车速度为零，换向手柄置“前”或“后”位，
按下微动车按钮，1F或3F得电，机车微动车。
3.3.6恒速控制（根据用户要求设置）
当恒速开关5WHK置于非“0”位，控制手柄置于“保”位时，
微机控制机车为“恒速牵引”状态，按表2恒速开关设定的机车速度
来控制机车，即：
恒速开关分别置于“1，3，5，7，10”位，且控制
手柄置于“保”位时，机车相应速度分别为“1，3，5，7，10”km/h。
表2
恒速开关
非恒速
1km/h
3km/h
5km/h
7km/h
10km/h
B16
低
低
低
低
高
高
B20
低
低
高
高
低
低
B29
低
高
低
高
低
高
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3.3.7柴油机调速控制
当机车为“牵引”或“惰转”工况时，柴油机转速按司控器控制手柄“升”、“降”、“保”位指令来控制；当机车为“恒速牵引”时，控制手柄置于“保”位，此时，柴油机转速由微机控制。
3.4冷却系统控制
当高温冷却转换开关置于“自动”位时，若柴油机高温水温度≥65℃，则微机控制高温冷却电空阀10F得电，显示器主页面上“高温冷却”点亮。
若柴油机高温水温度≤61℃，则微机控制10F断电，“高温冷却”熄灭。
当低温冷却转换开关置于“自动”位时，若柴油机滑油出口温度≥65℃，则微机控制低温冷却电空阀12F得电；显示器主页面上“低温冷却”点亮。
若柴油机滑油出口温度≤61℃，则微机控制12F断电，“低温冷却”熄灭。
3.5轮轨润滑控制
微机根据机车速度计算走行距离，机车每走行200m，根据行驶方向，微机控制向前喷油电控阀7F或向后喷油电控阀8F得电，显示器主页面上“轮轨润滑”点亮为“前喷脂”或“后喷脂”。
控制喷油持续时间为2.2s。
另外，显示器主页面上还设有“轮润手动”软键。
换向手柄置“前”或“后”位，按住“F2”功能键，则向前或向后喷油电控阀得电,“轮轨润滑”点亮为“前喷脂”或“后喷脂”。
此功能主要用于轮轨润滑系统的检查。
4机车故障保护
4.1辅发电机过压保护
当辅发电压超过125V时，微机确认为故障，微机控制辅发励磁
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接触器LC失电，显示器主页面上“发电”熄灭；同时，故障信息提示窗显示该故障。
按下显示器上的“超压恢复”键，若辅发电压恢复正常，则微机复位该故障。
4.2柴油机故障显示及保护
4.2.1柴油机起动温度提示
当QBC吸合（A31＝1）时，若柴油机水温＜20℃，则显示器的“故障信息”提示窗显示“柴油机水温低”。
若柴油机水温≥21℃，微机复位该故障。
4.2.2柴油机起动时间提示
当QC吸合（A41＝1）超过10s，则显示器的“故障信息”提示窗显示“起动时间过长”。
A41＝0时，微机复位该故障。
4.2.3柴油机高温水温保护
普通型机车：
当柴油机高温水温度＞88℃，显示器上显示。
持续超过2min后，微机控制卸载，并将柴油机转速降至惰转；同时，显示器的“故障信息”提示窗显示“柴油机水温高”。
当柴油机高温水温度＜87℃且控制手柄回零后，微机复位该故障。
强化型机车：
当柴油机高温水温度＞94℃时，微机控制卸载，并将柴油机转速降至惰转；同时，显示器的“故障信息”提示窗显示“柴油机水温高”。
当柴油机高温水温度＜93℃且控制手柄回零后，微机复位该故障。
4.2.4柴油机中冷水温保护（仅适于强化型机车）
当柴油机中冷水温＞60℃，显示器的中冷水温值显示变红。
当柴油机中冷水温＜58℃时，显示恢复。
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4.2.5柴油机滑油压力低保护
当柴油机转速＞800r/min时，如果5YK或6YK输入低电平，微机卸载，并将柴油机转速降至惰转；同时，显示器的“故障信息”提示窗显示“油压低保护”。
当控制手柄回零后，微机复位该故障。
4.2.6主油道末端油压保护
柴油机起动后，当7YK输入低电平时，微机控制卸载，并使燃油泵接触器RBC和电磁联锁继电器DLS失电；同时，显示器的“故障信息”提示窗显示“油压低”。
当控制手柄回零且燃油泵琴键开关断开后，微机复位该故障。
4.2.7柴油机曲轴箱超压保护
当差示压力继电器动作，即CY闭合后，微机控制燃油泵接触器RBC和电磁联锁电磁阀DLS失电并保持；同时，显示器的“故障信息”提示窗显示“差压保护”。
当CY断开、控制手柄回零且燃油泵琴键开关断开后，微机复位该故障。
4.3传动箱油温保护
当传动箱油温＞110℃，显示器上报警,＞115℃微机控制卸载，并将柴油机转速降至惰转；同时，微机显示该故障。
当传动箱油温＜110℃且控制手柄回零后，微机复位该故障。
4.4风压保护
在加载状态，如果3YK或4YK输入低电平信号，微机控制卸载，并将柴油机转速降至惰转；同时，显示
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