SS4改机车网络车机车逻辑控制装置LCU.docx

1、SS4改机车网络车机车逻辑控制装置LCUSS4 改网络车机车逻辑控制装置 LCU一、概述TYLCU-SS4N (TongYe Logical Control Unit for ShaoShan)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

2、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

3、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

4、。 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。I IILCU1电路插接板位置布局图I II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：

5、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

6、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

7、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

8、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

9、辑控制装置安装外形图如图五所示车辆总线 r L1L2L5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

10、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

11、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TYLCU I、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

12、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12422一端励磁线路接触器反馈429牵引转换到位3443

13、5二端励磁线路接触器反馈441564434位电机故障隔离开关3位电机故障隔离开关784461位电机故障隔离开关4472位电机故障隔离开关9105652端接地5641端接地1112912紧急跳主断13145012端空载试验转换开关5031端空载试验转换开关15161718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12567压缩机203KM接触器531保护阀电源34466功补放电接触器437牵引电空阀56438制动电空阀456向前电空阀78457向后电空阀9101112程序正常1314输入（所有输入量指示灯在控制板的上半部）

14、LCU1 B线号定义指 示 灯指 示 灯线号定义6611位电机线路接触器反馈126622位电机线路接触器反馈6633位电机线路接触器反馈346664位电机线路接触器反馈56569降弓保护分主断命令757控制回路接地78543DCU分主断信号587受电弓故障隔离开关910588本节升弓合闸519受电弓风压继电器11121314444牵引风机1隔离开关4941516498功补隔离开关制动风机1隔离开关1718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12592变压器风机接触器593制动风机1接触器34594制动风机2接触器

15、471线路接触器156472线路接触器2473线路接触器378474线路接触器49101112程序正常1314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12517牵引风机1自动开关520制动风机2自动开关34521制动风速隔离开关523制动风机1自动开关56524变压器风机自动开关561辅接地78568劈相机启动继电器反馈9101112607牵引风机1接触器反馈613制动风机1接触器反馈1314628欠压保护隔离开关614制动风机2接触器反馈1516615变压器风机接触器反馈1718输出反馈输出（所有输出量指示灯在控制板

16、的下半部）LCU1- C线号定义指 示 灯指 示 灯线号定义223辅接地12281劈相机启动继电器电源4071级磁削344082级磁削532升弓56820撒砂输出855电制动预备789101112程序正常1314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961O26丄旦32624三丄957压 油 水 油9一5314857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12405制动（电制动用）454励磁线路接触器134439励磁线路接触器2885干燥器电源56404向后（轮喷用）545主接地恢复线圈78420零位（

17、监控用）9101112程序正常1314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44212499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34515牵引风速3、4隔离开关51856538制动风速2隔离开关主断隔离开关550辅过流78552原边过流557油泵接触器反馈910558油泵隔离开关616压缩机接触器反馈1112131415161718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12573劈相机接触器582牵引风机2接触器34591油泵接触器571劈相机启动电阻接触

18、器56789101112程序正常1314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12572劈相机启动电阻接触器反馈579劈相机隔离开关34581压缩机自动开关反馈589油泵自动开关反馈56595劈相机自动开关反馈608牵引风机2接触器反馈78617910687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1112131415161718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123456789101112程序正常1314MVB总线通讯板指示灯功能说明1自检状态

19、指示本板自检指示，正常时 100ms周期闪烁，异常时常灭2MVB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L2L6正常为常

20、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

21、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。