SS4改机车网络车机车逻辑控制装置LCU.docx
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SS4改机车网络车机车逻辑控制装置LCU
SS4改网络车机车逻辑控制装置LCU
一、概述
TYLCU-SS4N（TongYeLogicalControlUnitforShaoShan）系列机车逻辑控制装置是专为国产韶山系列电力机车设计开发的、用于电力机车整车逻辑控制的新一代智能型逻辑控制装置。
旨在取代原有机车直流110V有触点控制电路，取代机车上原有的时间继电器，中间继电器等低压电器及大量的迂回电路，初步实现机车电器的自诊断。
TYLCU-SS4N机车逻辑控制装置结合了世界先进的现代电子和计算机技术，整个组合逻辑固化软件来实现基本控制功能，提高系统运行的可靠性。
TYLCU-SS4N系列机车逻辑控制装置的设计符合TB/T1394-93《铁路机车动车电子装置》的要求，结合了通用PLC的特点和电力机车的具体运行环境。
机车逻辑控制装置的使用将改变原有机车控制部分设计变更困难、调试烦琐、布线混乱、可靠性低的现象，实现电力机车逻辑控制的集成化和智能化。
TYLCU-SS4N系列机车逻辑控制装置具有的控制方式灵活、编程方便、布线直观、检修条理清晰等特点，以及采用无触点输出控制方式解决了原有系统在振动强、尘埃度高的环境下的不可靠问题。
TYLCU-SS4N采用双路完全独立的双冗余设计，并配置手动万能转换开关，当装置一路出现故障时，可人为切换至另一路工作。
从而提高了装置本身运行的可靠性，保证了机车整个控制系统的可靠性。
TYLCU-SS4N机车整车逻辑装置为结合国产韶山系列SS4N型电力机车逻辑控制要求而设计的机车逻辑控制装置。
二、装置构成
TYLCU－SS4N机车逻辑控制装置采用两个标准6U机箱，其中LCU1由电源板、控制板、MVB总线通信板组成，LCU2则由电源板、控制板组成。
位于装置右后部的6个20芯连接器用于实现装置与机车10信号之间的连接，此外装置右后部的两个6芯航空插座用于两个LCU之间的CAN通讯。
位于机车逻辑控制装置车辆总线板上的两个DB9接口（标有MVB）用于连接MVB通信线。
以LCU1为例：
长度为84R的标准6U机箱共有9块电路板，分别位于左右两侧，构成了两套紧密联系又相对独立的系统。
TYLCU-SS4N装置构成如图一所示。
III
LCU1电路插接板位置布局图
III
图一装置电路插接板位置布局图
插接板划被分为I、II两个部分（II部分对应阴影部分），其中电源板共用，但内部有完全冗余的两组电源。
每一部分含有三块控制板和一块车辆总线通信板。
每块控制板包含16路输入电路，12路对外输出电路。
各控制板相互之间可通过板上的拨位开关设置互换，设置的方法为控制板A的拨位开关量为1,控制板B为2,如此类推。
三、主要技术参数
以LCU1机箱为例：
•额定输入电压：
DC110V（机车提供），波动范围：
77V-135VDC
•额定输出驱动电流：
大功率型可驱动6C180和6C110型接触器；中功率型可驱动电空阀、中间继电器；小功率型可驱动故障显示屏等。
•输入点数：
48点
•输出点数：
36点（大功率15路、中功率9路、小功率12路）
•输入低电平电压范围：
0-30V
•输入高电平电压范围：
77-135V
•额定功率：
200W
四、工作原理
机车逻辑控制装置原理框图如图二所示。
由于司机控制器、按键开关组等来的信号及从主断路器、隔离开关、两位置转换开关和接触器等的辅助触点来的信号，其输入信号为直流110V信号，因此，在进行逻辑控制运算之前首先要经过电阻网络的降压、稳压限幅、电容滤波、光电隔离等环节进行处理。
将每路110VDC的机车信号转换为5V电平信号，进入逻辑处理单元参加逻辑运算；每路转换在输入电路中完成，同时具有硬件抗干扰设计，让10毫秒以内的尖峰电压串入输入电路后不被误认为正常的输入信号。
逻辑控制板的中央处理单元主要完成逻辑运算、延时控制、及软件抗干扰功能等。
该单元主要根据机车的实际工况确定的输入信号状态来决定各个输出的状态。
同时，它还负责CAN总线的通信，与车辆总线板实现数据交换。
输出电路用来驱动各类机车负载。
同时用光电隔离的方式实现高低电压的隔离和驱动功率的放大。
而车辆总线板主要用来实现CAN总线与MVB总线的数据交换
CAN电源
装置用开
关电源
来自机车110V电源
逻辑控制板
输出单元
输入单元
输入
CAN总线
中央处理单元
信号
车辆总线板
CAN总线
中央处理单元
MVB总线
图二、LCU逻辑控制装置原理框图
输入电路用于完成输入信号的隔离及电平转换。
输入电路如图三所示
12V
图三、输入电路原理图（1路）
由于机车信号为110VDC信号，逻辑运算处理单元要求的信号又常常是TTL电平，所以，首先需要进行电平转换。
以控制板I隔离降压电路为例（参见图二），当外部输入信号I1输入时，信号经R3、LED支路点亮LED指示灯，对应控制A面板输入01号指示灯亮；同时，经过R1和R2组成的分压电路输出Vrri作为U1（光电耦合器）的输入信号，驱动光藕动作，完成电平转换。
DW1、C1
用于完成对干扰信号的抑制。
完成转换的TTL电平信号送入主芯片控制电路，进行逻辑运算处理。
主芯片输出的5V电平信号，通过输出电路隔离、放大转换成直流110V，通过LLC
对外的37芯连接器输出去驱动机车的各类负载。
输出电路完成信号驱动转换功能。
输出板电路原理图如图四所示。
输出信号一路送由Ro1和Do1构成的输出指示信号，另一路经过稳压管后送光电隔离耦合器，完成低电平（12V）到高电平（110V）的转换。
经过输出板输出的信号，通过20芯机车专用电连接器，形成各类负载的驱动信号。
五、安装与使用
1.装置机械安装尺寸
机车逻辑控制装置安装外形图如图五所示
车辆总线
■rL1
L2
L5
图五、机车逻辑控制装置外形尺寸图
2.安装
在机车上安装位置，按照图五的尺寸要求安装，安装过程中应注意
LCU1的安装位置为机车上的I号低压柜，LCU2的安装位置则为机车上的
II号低压柜。
3.接线：
机车逻辑控制装置LCU1采用6个20芯机车电连接器实现同I号低压
柜的电气连接。
其中L11、L13、L15、L17为输入连接器，包括一组110V电源的输入；L12、L14为输出连接器。
机车连接器接线图如图七所示。
机车逻辑控制装置LCU2采用5个20芯机车电连接器实现同I号低压
柜的电气连接。
其中L21、L23、L25为输入连接器，包括一组110V电源的
输入；L22、L24为输出连接器。
机车连接器接线图如图六所示
4.启动装置
装置安装好后上电后，可通过装置电源板面板上的故障转换开关启动装
置，开关投入A组则A组工作，开关投入B组则B组工作，开关投入停机位则装置停止工作。
开关在切换过程不宜太快，以避免装置产生机械冲击及电流冲击而影响装置使用寿命，同时应注意在切换过程中，应断主断，并关闭所有辅机。
5.使用说明
当机车合上蓄电池后，为保证TYLCU的正常工作，以下两路电源必须送入
TYLCU:
1）、机车直流110V电源正线556和电源地线400送到LCU1对外20芯连接器L13的19、20点位给机车逻辑控制装置提供电源。
2）、机车直流110V电源正线556和电源地线400送到LCU2对外20芯连接器L23的19、20点位给机车逻辑控制装置提供电源。
以上2路电源正常送入TYLCU后，系统自动完成初始化后投入工作。
电
源板面板上靠近投入工作一组中的5V电源指示灯亮，表明TYLCU正常工作。
当运行途中机车逻辑控制装置出现故障，司机可以通过司机室里的转换开关来实现TYLCUI、II组系统的手工切换。
当开关打到A组位时，表示TYLCU左边的I组投入工作，打到0位时，TYLCU切除工作（所有输出均失电，但驱动和输入电源依然保持），打到B组位时，系统的II组投入工作。
六、TYLCU工作状态说明
以下表格中，线号与机车布线图的线号对应，灯与TYLCU中对应电路插板上的丝印一致，这样将TYLCU对外20芯插头插座中各针信号的定义与各块电路板的指示灯联系起来。
其中未标线号与名称的空白项表示预留的输入、输出通
道及指示灯。
面板各指示灯与TYLCU对外20芯插头插座中各针的对应关系可在TYLCU对外插座连接定义在找到。
表格栏中输入的18灯与输出的13灯为装置本身正常工作的指示，不作为机车的输入/输出定义。
其中18灯表示本板有输出，13灯表示本板正常工作。
输入（所有输入量指示灯在控制板的上半部）
LCU1-A
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
431
制动转换到位
1
2
422
一端励磁线路接触器反馈
429
牵引转换到位
3
4
435
二端励磁线路接触器反馈
441
5
6
443
4位电机故障隔离开关
3位电机故障隔离开关
7
8
446
1位电机故障隔离开关
447
2位电机故障隔离开关
9
10
565
2端接地
564
1端接地
11
12
912
紧急跳主断
13
14
501
2端空载试验转换开关
503
1端空载试验转换开关
15
16
17
18
输出反馈
输出（所有输出量指示灯在控制板的下半部）
LCU1-A
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
541
主断输出电源
1
2
567
压缩机203KM接触器
531
保护阀电源
3
4
466
功补放电接触器
437
牵引电空阀
5
6
438
制动电空阀
456
向前电空阀
7
8
457
向后电空阀
9
10
11
12
程序正常
13
14
输入（所有输入量指示灯在控制板的上半部）
LCU1—B
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
661
1位电机线路接触器反馈
1
2
662
2位电机线路接触器反馈
663
3位电机线路接触器反馈
3
4
666
4位电机线路接触器反馈
5
6
569
降弓保护分主断命令
757
控制回路接地
7
8
543
DCU分主断信号
587
受电弓故障隔离开关
9
10
588
本节升弓合闸
519
受电弓风压继电器
11
12
13
14
444
牵引风机1隔离开关
494
15
16
498
功补隔离开关
制动风机1隔离开关
17
18
输出反馈
输出（所有输出量指示灯在控制板的下半部）
LCU1-B
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
580
牵引风机接触器
1
2
592
变压器风机接触器
593
制动风机1接触器
3
4
594
制动风机2接触器
471
线路接触器1
5
6
472
线路接触器2
473
线路接触器3
7
8
474
线路接触器4
9
10
11
12
程序正常
13
14
输入（所有输入量指示灯在控制板的上半部）
LCU1—C
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
516
牵引风速1、2隔离开关
1
2
517
牵引风机1自动开关
520
制动风机2自动开关
3
4
521
制动风速隔离开关
523
制动风机1自动开关
5
6
524
变压器风机自动开关
561
辅接地
7
8
568
劈相机启动继电器反馈
9
10
11
12
607
牵引风机1接触器反馈
613
制动风机1接触器反馈
13
14
628
欠压保护隔离开关
614
制动风机2接触器反馈
15
16
615
变压器风机接触器反馈
17
18
输出反馈
输出（所有输出量指示灯在控制板的下半部）
LCU1-C
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
223
辅接地
1
2
281
劈相机启动继电器电源
407
1级磁削
3
4
408
2级磁削
532
升弓
5
6
820
撒砂输出
855
电制动预备
7
8
9
10
11
12
程序正常
13
14
输入（所有输入量指示灯在控制板的上半部）
指示灯
指示灯
-
丄
丄
3-
丄
9
61
O
2
6
丄
旦
3
2
6
24
三
丄
9
5
7
压油"水油
9一
5
3
1
485
7
输出（所有输出量指示灯在控制板的下半部）
LCU2-D
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
1792
微机复位
1
2
405
制动（电制动用）
454
励磁线路接触器1
3
4
439
励磁线路接触器2
885
干燥器电源
5
6
404
向后（轮喷用）
545
主接地恢复线圈
7
8
420
零位（监控用）
9
10
11
12
程序正常
13
14
输入（所有输入量指示灯在控制板的上半部）
LCU2-E
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
442
1
2
499
牵引风机2隔离开关
制动风机2隔离开关
514
牵引风机2自动开关反馈
3
4
515
牵引风速3、4隔离开关
518
5
6
538
制动风速2隔离开关
主断隔离开关
550
辅过流
7
8
552
原边过流
557
油泵接触器反馈
9
10
558
油泵隔离开关
616
压缩机接触器反馈
11
12
13
14
15
16
17
18
输出反馈
输出（所有输出量指示灯在控制板的下半部）
LCU2-E
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
1
2
573
劈相机接触器
582
牵引风机2接触器
3
4
591
油泵接触器
571
劈相机启动电阻接触器
5
6
7
8
9
10
11
12
程序正常
13
14
输入（所有输入量指示灯在控制板的上半部）
LCU2-F
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
570
劈相机隔离开关
1
2
572
劈相机启动电阻接触器反馈
579
劈相机隔离开关
3
4
581
压缩机自动开关反馈
589
油泵自动开关反馈
5
6
595
劈相机自动开关反馈
608
牵引风机2接触器反馈
7
8
617
9
10
687
压缩机隔离开关
变压器风机隔离开关
726
劈相机接触器反馈
11
12
13
14
15
16
17
18
输出反馈
输出（所有输出量指示灯在控制板的下半部）
LCU2-F
线号
定义
指示灯
指示灯
线号
定义
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
程序正常
13
14
MVB总线通讯板
指示灯
功能
说明
1
自检状态指示
本板自检指示，正常时100ms周期闪烁，异常时常灭
2
MVB通讯状态指示
MVB通讯正常闪烁，异常常灭
3
控制板A通信故障指示
控制板A与MVB板CAN总线通信错误时亮
4
控制板B通信故障指示
控制板B与MVB板CAN总线通信错误时亮
5
控制板C通信故障指示
控制板C与MVB板CAN总线通信错误时亮
6
控制板D通信故障指示
控制板D与MVB板CAN总线通信错误时亮
7
控制板E通信故障指示
控制板E与MVB板CAN总线通信错误时亮
8
控制板F通信故障指示
控制板F与MVB板CAN总线通信错误时亮
电源板
指示灯
功能
说明
L1-A
装置A组电源指示
正常为常亮，异常常灭
L1-B
装置B组电源指示
正常为常亮，异常常灭
L2~L6
正常为常灭，其他均为异常
七、维护
对机车逻辑控制装置的维护包括日常维护、定期维护、存储与保管及常见故
障处理。
1.日常维护
（1）、根据司机室故障显示，判断装置运行是否正常。
（2）、观察面板上的指示灯。
不论转换开关在1位或2位，I组和II组
同路的输入指示灯都应同时亮，若有一组或两组不亮，为不正常
（3）、观察在同一输入条件下（相同状态），分别运行在I组和II组时，输出指示灯是否一致，不一致为不正常。
（4）、检查机箱固定螺钉及面板螺钉是否有松动。
（5）、检查电路板是否已插到位。
2.定期维护
（1）、检查20芯连接器插针有无退针。
（2）、检查转换开关有无松动。
（3）、打开机箱顶盖，检查内部接线触点及紧固元器件有无松动。
（4）、通电后，用万用表测量电源模块5V输出是否稳定，偏差值是否在5%以内。
（6）、逻辑功能是否正常。
3.储存与保管
当机车逻辑控制装置购入后不立即使用，需暂时或长期储存时，应做到以下几点：
（1）、将装置放在无潮湿、无灰尘、无金属粉尘、通风良好的场所。
（2）、如果超过一年仍没有使用，则应进行功能测试（至少一年一次），以保证在使用时装置的完好性。
4.注意事项
（1）、转换开关切转时，不可太用力，以免受到太大的冲击，机械部件受损，影响寿命。
（2）、电路板更换，拔板时要两手同时握紧面板上的上、下两个手柄，水
平方向逐渐加力往外拔出。
插板时，要对好导轨槽，碰到插头后再用力压到位。
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