ZYNPK1型机车逻辑控制单元技术说明书有梯形图资料.docx
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ZYNPK1型机车逻辑控制单元技术说明书有梯形图资料
ZYNPK1型
机车逻辑控制单元
（DF8B机车用）
用户手册
武汉正远铁路电气有限公司
1、概述………………………………………………………2
2、主要技术参数……………………………………………2
3、结构特征与工作原理……………………………………4
4、安装和调试………………………………………………5
5、使用和操作………………………………………………5
6、故障分析与处理…………………………………………8
7、逻辑梯形图………………………………………………10
1、概述
机车采用逻辑控制单元（LogicalControlUnit-简称LCU），实现无触点控制以提高机车电气控制线路可靠性。
LCU利用现代电力电子技术和微计算机技术构成无触点控制电路取代传统的继电器有触点控制电路，用微机发出的指令直接驱动接触器等负载，避免目前的多级驱动方式。
这样，可大大简化机车的有触点控制电路，减少外部连线，提高系统的可靠性；也可以大大简化机车控制系统的设计，提高控制系统设计制造的灵活性，缩短机车电器机车电器系统设计调试的时间，实现控制系统的通用性。
同时LCU还可以通过现场总线与车载微机控制系统通讯，实现资源共享，可以较为容易的实现复杂的开关量与模拟量混合逻辑控制关系，无须另外增加硬件电路，充分的发挥了LCU及微机的优势，也可以在机车微机显示屏上进行故障显示和中文菜单提示，方便司机操作，利于故障查除，从而使机车控制真正进入一个比较高的水平。
2、主要技术参数：
●额定输入电压：
DC110V，波动范围：
40V～132VDC
●瞬间最大负载电流：
3A（24路中有2路6A）
持续电流：
1A（24路中有2路3A）
●驱动方式：
每个通道均可正端驱动或负端驱动
●输入点数：
96点
●输出点数：
48点
●输入低电平电压范围：
0～30VDC
●输入高电平电压范围：
40～154VDC
●电源额定功率：
30W
●装置附近温度：
-25℃~70℃
●存放温度：
不低于–40℃
●相对湿度：
不大于90%（温度大于25℃）
●外界环境温度：
-25℃~40℃
2、结构特征与工作原理
2.1、结构特征
每套机车逻辑控制单元包含功能相同的A、B两组，并能实现自动切换及手动切换。
采用标准6U机箱硬件结构，可与外围设备进行CAN总线通讯。
接插件为3个AMP62芯针插座，其中输入2个，输出1个。
每路输入输出都有状态指示灯，同时输出通道设有短路保护功能及短路保护状态指示灯。
逻辑控制单元的硬件结构主要包括机箱电源、输入板、输出板、主控板等。
逻辑单元的各插件板布置示意图如下图所示：
转换板
输入板
1
输入板
2
输出板
1
输出板
2
主控板
预留
A
电源
B
输入板
1
输入板
2
输出板
1
输出板
2
主控板
预留
2.2、工作原理
2.2.1主控板
主控板主要完成输入点状态的采集、逻辑运算、输出状态确定以及同外围设备进行数据交换等功能。
主控板采用双CPU结构，一个CPU专门负责包括与输入输出板通讯及与外围设备通讯（以下简称），另一个CPU专门负责逻辑运算、输出状态确定（以下简称控制CPU），两个CPU之间通过一个公共的RAM进行交换数据。
通讯CPU将从输入板接收到的输入点状态及外围设备的信息放入公用RAM，控制CPU从公用RAM中读出相关信息后确定输出状态，同时将确定后的输出状态也放入公用RAM中，通讯CPU再从公用RAM中将输出状态读出并送输出板输出。
原理框图如下图所示。
2.2.2输入板
输入板主要完成输入点状态的检测,将司机操作指令信号、机车的电器的开关量信息直流110V转换为数字信号，再通过现场总线与主控板交换信息等功能。
输入板由CPU，输入检测部分，输入状态指示灯及通讯部分组成。
从司机控制器、机车电器的辅助触头来直流110V的输入信号经检测部分的电阻网络降压稳压管限幅电容滤波光电隔离后输入给CPU，同时驱动输入状态指示灯。
CPU将检测到的信息通过通讯部分传送出，供主控板使用。
原理框图如下图所示。
2.2.3输出板
输出板主要是执行驱动状态以及通过现场总线与主控板交换信息等功能。
输出板由CPU，输出驱动部分，输出状态指示灯，输出短路指示灯及通讯部分组成。
输出板通过通讯部分接收主控板通讯CPU传来的确定后的输出状态来驱动输出状态指示灯及输出驱动电路。
当外部回路出现短路现象造成电流过大则输出驱动电路自动将输出回路断开同时输出短路指示灯亮，以提示该回路有故障。
输出驱动部分将CPU的驱动命令通过隔离放大后驱动MOSFET来接通或断开负载。
原理框图如下图所示。
2.2.4电源板
电源板向微机系统提供5V的工作电源，自带过流、过压、过热等保护功能，具有高可靠性和完善的保护功能。
电源板有两个独立的DC110V/DC5V电源，每个电源都有电源指示灯，当电源有输出的时候其5V指示灯亮。
原理框图如下图所示。
2.2.5转换板
转换板是实现A、B组的切换功能的硬件电路，它使LCU实现了手动切换（冷备份）和自动切换（热备份）的冗余设计。
转换板由两个切换继电器组成，当A或B组工作时，一个切换继电器不得电，其常闭反联锁接通该组的输出驱动电源，而另一个继电器得电断开，其常闭反联锁断开，从而断开另外一组的输出驱动电源。
LCU控制转换开关在A组或B组的时候线路直接控制切换继电器，实现的时手动切换功能；在自动位时，两个切换继电器受LCU控制，从而实现自动切换功能。
原理框图如下图所示。
2.2.6系统工作原理
整个系统的工作依靠主控板来完成，若LCU控制转换开关在自动位时，A组的主控板处于工作状态，自动从A\B组的输入板中选取正确的开关量输入状态来确定输出状态，若输出状态与确定的状态不一致则自动进行输出板的切换以确保输出状态的正确性。
若LCU控制转换开关在A组或B组时，选择的时该组的主控板与输出板，其输入部分仍实现的是自动识别正确的开关量输入信号。
4、安装和调试
4.1、安装
LCU采用6U标准机箱。
安装尺寸：
220×330结构尺寸：
404×361×377，见下图
重量：
20kg
在机车上的安装位置,按照下图的尺寸要求安装。
4.2、调试
1）首先检测各插件板是否完全插进去，是否齐全，外部接线是否正确，插拔逻辑单元箱体上3个62芯机车电连接器或箱体内各印制板时必须在无电状态下进行。
3个62芯机车电连接器接口如下：
端子
定义
端子
定义
端子
定义
CNE:
指令信号
CNE-1
电源110V+
CNE-22
CNE-43
CNE-2
电源110V+
CNE-23
鸣笛
CNE-44
CNE-3
CNE-24
撒沙
CNE-45
CNE-4
电源110V-
CNE-25
紧急制动
CNE-46
CNE-5
电源110V-
CNE-26
前向指令
CNE-47
CNE-6
CNE-27
后向指令
CNE-48
CNE-7
CNE-28
牵引指令
CNE-49
CNE-8
CNE-29
制动指令
CNE-50
CNE-9
CNE-30
1位以上
CNE-51
CNE10
CNE-31
柴油机启动
CNE-52
CNE-11
启动泵
CNE-32
8位以上
CNE-53
CNE-12
燃油泵
CNE-33
机控信号
CNE-54
CNE-13
固定发电
CNE-34
自负载信号
CNE-55
CNE-14
辅助发电
CNE-35
CNE-56
CNE-15
空压机自动
CNE-36
CNE-57
CNE-16
空压机手动
CNE-37
CNE-58
CNE-17
磁削自动
CNE-38
CANH
CNE-59
CNE-18
磁削手动
CNE-39
CANH
CNE-60
CNE-19
CNE-40
CNE-61
CNE-20
CNE-41
CANL
CNE-62
CNE-21
CNE-42
CANL
CNF:
反馈信号
CNF-1
微机励磁位
CNF-22
制动卸载
CNF-43
2、5RZC反馈
CNF-2
故障励磁位
CNF-23
自动停车
CNF-44
1C反馈
CNF-3
盘车联锁
CNF-24
辅发电压（工作）
CNF-45
2C反馈
CNF-4
卸载油压6YJ、7YJ
CNF-25
CNF-46
3C反馈
CNF-5
停机油压1YJ、2YJ
CNF-26
CNF-47
4C反馈
CNF-6
柴油机水温继电器
CNF-27
CNF-48
5C反馈
CNF-7
差示压力CSJ
CNF-28
CNF-49
6C反馈
CNF-8
总风缸风压3YJ
CNF-29
CNF-50
ZC反馈
CNF-9
实验位
CNF-30
CNF-51
1XZK动作
CNF-10
总过流LJ闭合
CNF-31
CNF-52
2XZK动作
CNF-11
QBC反馈
CNF-32
CNF-53
CNF-12
RBC反馈
CNF-33
CNF-54
CNF-13
QC反馈
CNF-34
CNF-55
CNF-14
FLC反馈
CNF-35
CNF-56
CNF-15
GFC反馈
CNF-36
DJ反馈
CNF-57
CNF-16
1YC反馈
CNF-37
FSJ反馈
CNF-58
CNF-17
2YC反馈
CNF-38
机车前向反馈
CNF-59
CNF-18
1GLC反馈
CNF-39
机车后向反馈
CNF-60
CNF-19
2GLC反馈
CNF-40
牵引工况反馈
CNF-61
CNF-20
LLC反馈
CNF-41
电制工况反馈
CNF-62
CNF-21
LC反馈
CNF-42
XC1、XC2反馈
CNG:
控制信号
CNG-1
电源110V1-
CNG-22
ZLF控制
CNG-43
QC控制
CNG-2
电源110V1-
CNG-23
1-3RZC控制
CNG-44
PWF控制
CNG-3
CNG-24
4-6RZC控制
CNG-45
1DF控制
CNG-4
电源110V2-
CNG-25
XC1控制
CNG-46
2DF控制
CNG-5
电源110V2-
CNG-26
XC2控制
CNG-47
1DSF控制
CNG-6
CNG-27
1GLC控制
CNG-48
2DSF控制
CNG-7
CNG-28
2GLC控制
CNG-49
DLS控制
CNG-8
CNG-29
1ZJ控制
CNG-50
RDLS控制
CNG-9
CNG-30
LC控制
CNG-51
CNG-10
CNG-31
LLC控制
CNG-52
CNG-11
前向控制
CNG-32
1ZDF控制
CNG-53
CNG-12
后向控制
CNG-33
2ZDF控制
CNG-54
CNG-13
牵引控制
CNG-34
RBC控制
CNG-55
CNG-14
制动控制
CNG-35
QBC控制
CNG-56
CNG-15
1C控制
CNG-36
FLC控制
CNG-57
CNG-16
2C控制
CNG-37
GFC控制
CNG-58
CNG-17
3C控制
CNG-38
1YC控制
CNG-59
CNG-18
4C控制
CNG-39
CNG-60
CNG-19
5C控制
CNG-40
2YC控制
CNG-61
CNG-20
6C控制
CNG-41
CNG-62
CNG-21
ZC控制
CNG-42
QC控制
2）然后给LCU上电，观察各指示灯是否正常，具体如下：
电源板的L1、L2指示灯亮；输入板上的RUN指示灯有规律的闪烁；输出板的绿色RUN指示灯有规律的闪烁；主控板上的L1、L2指示灯有规律的闪烁，LCU控制转换开关在A组时转换板的L1指示灯应亮，在B组时转换板的L2指示灯应亮。
3）在一切正常的情况下按照逻辑关系给定信号，逐一测试各逻辑功能及信号检测回路。
各板状态指示灯如下：
a、输入板1指示灯定义
LED1
空
LED17
鸣笛指令
LED33
LED2
空
LED18
撒砂指令
LED34
LED3
空
LED19
紧急制动指令
LED35
LED4
空
LED20
前向指令
LED36
LED5
启动泵闭合指令
LED21
后向指令
LED37
LED6
燃油泵闭合指令
LED22
牵引指令
LED38
LED7
固定发电指令
LED23
制动指令
LED39
自动位信号
LED8
辅助发电指令
LED24
1位以上信号
LED40
J1反馈
LED9
空压机自动指令
LED25
柴油机启动指令
LED41
J2反馈
LED10
空压机手动指令
LED26
8位以上信号
LED42
LED11
磁削自动
LED27
机控信号
LED43
LED12
磁削手动指令
LED28
自负载信号
LED44
LED13
LED29
辅发电压（工作）反馈
LED45
LED14
LED30
LED46
LED15
LED31
LED47
LED16
LED32
LED48
b、输入板2指示灯定义
LED1
空
LED17
QC反馈
LED33
接地信号
LED2
空
LED18
FLC反馈
LED34
失风信号
LED3
空
LED19
GFC反馈
LED35
机车前向反馈
LED4
空
LED20
1YC反馈
LED36
机车后向反馈
LED5
微机励磁信号
LED21
2YC反馈
LED37
牵引工况反馈
LED6
故障励磁信号
LED22
1GLC反馈
LED38
电制工况反馈
LED7
盘车联锁信号
LED23
2GLC反馈
LED39
磁场削弱反馈
LED8
卸载油压信号
LED24
LLC反馈
LED40
二级制动反馈
LED9
停机油压信号
LED25
LC反馈
LED41
1C反馈
LED10
柴油机水温高信号
LED26
制动卸载信号
LED42
2C反馈
LED11
差示压力信号
LED27
自动停车信号
LED43
3C反馈
LED12
总风缸风压信号
LED28
百叶窗1反馈
LED44
4C反馈
LED13
实验位信号
LED29
百叶窗2反馈
LED45
5C反馈
LED14
总过流信号
LED30
LED46
6C反馈
LED15
QBC泵反馈
LED31
LED47
ZC反馈
LED16
RBC反馈
LED32
LED48
c、输出板1指示灯定义
LED1
前向控制
LED9
牵引电机5D控制
LED17
LED2
后向控制
LED10
牵引电机6D控制
LED18
二级制动控制
LED3
牵引控制
LED11
电阻制动ZC控制
LED19
磁场削弱控制
LED4
制动控制
LED12
制动联锁ZLF控制
LED20
故障励磁2GLC控制
LED5
牵引电机1D控制
LED13
LED21
平稳启动1ZJ控制
LED6
牵引电机2D控制
LED14
励磁机励磁接触器
LLC控制
LED22
百叶窗控制
LED7
牵引电机3D控制
LED15
微机励磁1GLC控制
LED23
LED8
牵引电机4D控制
LED16
LED24
励磁接触器LC控制
d、输出板2指示灯定义
LED1
燃油泵控制
LED9
后向撒砂控制
LED17
LED2
滑油泵控制
LED10
电磁联锁控制
LED18
J1控制/J2控制
LED3
辅助发电控制
LED11
联锁电阻控制
LED19
LED4
固定发电控制
LED12
LED20
LED5
排污阀控制
LED13
LED21
LED6
前向风笛控制
LED14
空压机1控制
LED22
LED7
后向风笛控制
LED15
空压机2控制
LED23
LED8
前向撒砂控制
LED16
柴油机启动控制
LED24
e、各逻辑功能静态试验如下（闭合总控1K，LCU处于工作状态）：
⑴闭合3K（滑油泵），QBC吸合，然后按1QA启动按钮5秒以上，从按1QA启动按钮的时刻算起50秒后QC吸合，再过5秒后QC断开。
⑵闭合3K（滑油泵），QBC吸合，然后闭合4K（燃油泵），RBC吸合，QBC断开，然后按1QA启动按钮5秒以上，QBC吸合，从按1QA启动按钮的时刻算起50秒后QC吸合，QBC断开，DLS阀得电，当柴油机转速达到350转以上同时油压建立（停机油压1-2YJ有信号，DLS阀保持电阻R18得电）或再QC动作的时间超过45秒的时候QC断开。
⑶闭合4K（燃油泵），RBC吸合，然后闭合5K（辅助发电），FLC闭合，“辅助发电”状态指示灯亮，然后再将调速手柄放到2位及以上，1ZJ吸合，再闭合8K（固定发电），此时状态不会变化，将调速手柄回0位，1ZJ断开，FLC断开，GFC吸合，“固定发电”状态指示灯亮。
将6K置自动位，若总风缸风压3YJ断开（即总风缸压力低于7.5kpa）1－2YC吸合，“空压机”状态指示灯亮，PWF断开，若总风缸风压3YJ有信号输入则1－2YC断开，PWF吸合。
将6K置手动位时1－2YC吸合。
⑷在控制风压大于4Kpa的时候试验加载回路，将WZK（励磁选择开关）置“微机励磁”位，闭合2K（机控）,1GLC吸合；再将换向手柄置牵引位，牵引电空阀得电；换向手柄置制动位，制动电空阀得电吸合，同时百叶窗电控阀1ZDF,2ZDF得电，百叶窗打开。
将调速手柄置1位，当换向手柄在前牵或前制位的时候，前向电控阀得电吸合，当换向手柄在后牵或后制位的时候，后向电控阀得电吸合，当换向手柄在前牵或后牵位的时候，1－6C,LC,LLC依次得电吸合,然后将调速手柄置2位及以上，将XXK置手动位XC得电吸合（此时4K必须闭合），“磁场削弱”状态指示灯亮。
当换向手柄在前制或后制位的时候，1－6C,ZC,LC,LLC依次得电吸合，然后将调速手柄置2位及以上，2RZC,5RZC电空阀得电吸合，“二级制动”状态指示灯亮。
断开机控，将WZK（励磁选择开关）置“故障励磁”位，闭合2K（机控）,2GLC吸合；分别将换向手柄置“前牵”，“后牵”位，将调速手柄置1位1－6C,LC,LLC依次得电吸合,再将调速手柄置8位以上，5秒后机车卸载，显示“滑油压力低”。
⑸在加载得情况下，手动按DJ,机车卸载，“接地”状态指示灯亮，解锁后重新加载，手动按LJ,机车卸载，“过流”状态指示灯亮，解锁后重新加载，在调速手柄在2位及以上时短接WJ温度继电器得常开信号，5秒后机车卸载，在故障励磁位加载，手柄置8位以上，若卸载油压6YJ、7YJ无信号输出则机车卸载，在电阻制动工况下加载，调速手柄置1位以上，手动按住FSJ，3秒钟后机车卸载，“电阻失风”状态指示灯亮.
⑹闭合RBC,短接CS压力计得常开触头，RBC断开，“差示”状态指示灯亮，取下短接CS压力计得常开触头的线，RBC仍不吸合，断开RBC后，“差示”状态指示灯才灭.
⑺人为给定鸣笛信号，在机车速度为0得时候两端电喇叭都响，否则按照方向开关得位置进行前后向鸣笛。
⑻人为给定撒砂信号，方向开关在前向得时候前向撒砂阀得电，方向开关在后向得时候后向撒砂阀得电。
5、使用和操作
5.1使用注意事项
1、进行绝缘和耐压试验时，需将逻辑单元箱体上3个62芯机车电连接器拔下！
插拔逻辑单元箱体上3个62芯机车电连接器或箱体内各印制板时必须在无电状态下进行！
2、在连接或卸下本机箱之前必须关断如下开关：
蓄电池开关和微机电源开关；机控开关。
3、更换插件时必须采取如下措施：
在拔出插件之前，手先摸一下接地外壳；拆下的插件需放在静电屏蔽袋内。
4、必须戴上接地手镯才能触摸元器件。
5、非专业或未经培训的人员，严禁打开机箱。
5.2操作方法
5.2.1柴油机起动
5.2.1.1柴油机起动前的准备
机车状态整备良好，逻辑控制单元LCU工作正常；
油水管路中各阀应处于正常运转时规定的位置；
闭合蓄电池开关XK，蓄电池电压应高于96V；
油水温度应不低于20℃；
柴油机盘车装置应脱开，柴油机盘车联锁开关触头ZLS应闭合；
司机调速控制器手柄置于“0”位，方向控制器手柄处于中立位（0位）；
闭合机车总控制开关；
5.2.1.2甩车
甩车分为自动甩车和手动甩车两种方式：
自动甩车
闭合启动滑油泵控制开关3K，控制信号送入LCU，LCU输出控制信号使滑油泵接触器QBC得电动作。
先确认燃油泵开关4K处于断开位，打开示功阀，按住起动按钮1QA，控制信号送入LCU，5秒后松手，再经45秒延时后，LCU输出控制信号使起动接触器QC线圈得电动作，QC常开主触头闭合，接通起动发电机QD电路，QD作为串激电机带动柴油机旋转几圈，将气缸内的污物排出，5秒后LCU自动停止输出，QC断电，甩车过程结束，关闭示功阀。
手动甩车
确认燃油泵开关4K处于断开位，打开示功阀，按住起动按钮1QA，控制信号送入LCU，50秒后松手，LCU输出控制信号使起动接触器QC线圈得电动作，QC常开主触头闭合，接通起动发电机QD电路，QD作为串激电机带动柴油机旋转几圈，将气缸内的污物排出，5秒后LCU自动停止输出，QC断电，甩车过程结束，关闭示功阀.
在自动甩车过程中（QC未吸合时），若想缓解自动甩车状态，可断开启动滑油泵控制开关3K！
任何情况下（包括QC吸合及未吸合时），若想缓解甩车状态，可重新按下起动按钮1QA5秒以下，则甩车状态自动缓解，QC不吸合！
！
5.2.1.3柴油机起动
闭合燃油泵开关4K，控制信号送入LCU，LCU输出控制信号使燃油泵接触器RBC线圈得电动作，RBC常开主触头接通燃油泵电机1RBD或2RBD，燃油泵电机驱动燃油泵工作，为柴油机起动作好准备。
当燃油压力达到350kPa时，按下起动按钮1QA，控制信号送入LCU，5秒后松手，LCU输出控制信号，使起动滑油泵电机接触器QBC线圈得电动作
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