鐵路發電車柴油發電機組微機監控裝置的製作方法
2023-11-30 16:41:41
專利名稱：鐵路發電車柴油發電機組微機監控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及柴油發電機組，尤其是涉及一種鐵路發電車柴油發電機組微機監控裝置。
背景技術：
目前我國鐵路空調列車供電的主要方式是由安裝在車上的發電站，即發電車供電。鐵路發電車一般由三臺柴油發電機組(提供600KW的電能)、供配電系統等裝置完成對空調列車的供電工作。我國鐵路發電車現有的柴油發電機組、供配電系統等裝置仍採用繼電器-接觸器聯鎖控制與模擬儀表監測的方式，即在空調發電車的控制屏上安裝了許多儀表、開關、按鈕用於對相關設備的操作與相關的大量數據(如柴油機的轉速，柴油機冷卻水的溫度、壓力，柴油機潤滑油的壓力、溫度，發電機的電壓、電流，供電電壓、電流、功率因數等)進行監測。根據鐵道部《客車空調三機檢修及運用管理規程》的規定對於柴油發電機組運轉時，1、須隨時監視機組的運轉狀態，各儀表讀數的變化，保證各項指標正常。每隔一小時，柴油機及配電乘務員均須進機房巡視各部運轉狀況，並填寫運行記錄；2、須嚴密監視控制屏各儀表顯示，發現故障及時排除，保證安全，合理供電。每隔一小時，須巡視並作記錄。3、 停機前及中途處理故障後均須填寫運用記錄。可見，我國鐵路空調發電車現有監控裝置主要存在有兩個問題(1)、採用繼電器-接觸器聯鎖控制系統，由於其觸點多且長時間有大電流通過而不可避免地造成控制系統的壽命短、可靠性差、維修工作量大、故障不容易查找等問題；(2)、採用模擬儀表監測方式無法自動記錄相關數據，而按規定，發電車運行時每隔一小時要記錄一次數據，按每次列車單程運行時間為12-13小時計算，則一個往返需要記錄近900個數據，大大增加了操作人員的勞動強度。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種能夠自動控制相關設備，自動檢測和記錄相關數據，具有減輕操作人員勞動強度、維修容易、故障容易查找、可靠性高、安全性強、使用壽命長等優點的鐵路發電車柴油發電機組微機監控裝置。本實用新型的目的是這樣實現的一種鐵路發電車柴油發電機組微機監控裝置，特徵是由主站控制模塊、供配電系統監控模塊、柴油發電機組監控模塊和上位機組成，其中主站控制模塊由主站輸入模塊、主站輸出模塊、可編程控制器(PLC) CPU模塊、 CC-Link (Control & Communication Link)主站模塊、232串行模塊和電源模塊通過基板連接而成，主站輸入模塊的輸入端接外界輸入信號，主站輸入模塊的輸出端接可編程控制器的外界信號輸入端，可編程控制器的輸出端通過主站輸出模塊後傳遞輸出信號以驅動有關負載，上位機通過232串行模塊與可編程控制器相連。供配電監控模塊由CC-Link斷路器接口模塊、CC-Link拓展模塊和低壓斷路器組成。柴油發電機組監控模塊由1號機組模擬量輸入模塊、1號機組PLC基本單元、1號機組485BD串行模塊、2號機組模擬量輸入模塊、2號機組PLC基本單元、2號機組485BD串行模塊、3號機組模擬量輸入模塊、3號機組PLC基本單元、3號機組485BD串行模塊和CC-Link 從站接口模塊組成。1號機組模擬量輸入模塊的輸入端接1號機組水溫、油壓等模擬參數，1號機組模擬量輸入模塊通過模塊拓展接口與1號機組PLC基本單元連接，1號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與1號機組485BD模塊連接；2號機組模擬量輸入模塊的輸入端接2號機組水溫、油壓等模擬參數，2號機組模擬量輸入模塊通過模塊拓展接口與2號機組PLC基本單元連接，2號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與1號機組485BD模塊連接；3號機組模擬量輸入模塊的輸入端接3號機組水溫、油壓等模擬參數，3號機組模擬量輸入模塊通過模塊拓展接口與3號機組PLC基本單元連接，3號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與3 號機組485BD模塊連接；1號機組485BD模塊、2號機組485BD模塊與3號機組485BD模塊通過數據線連在一起；1號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與CC-Link從站接口模塊連接。CC-Link主站模塊、CC-Link斷路器接口模塊和CC-Link從站接口模塊通過網絡連接線連接，實現主站控制模塊、供配電系統監控模塊、柴油發電機組監控模塊之間的 CC-Link現場總線網絡通訊(網絡終端需連接終端電阻)。在1號機組的控制面板上設置了復位按鈕、CRANK(曲柄)撥鈕(撥動該撥鈕可以啟動柴油機的啟動電機，從而驅動柴油機的曲軸)、START / RUN / OFF(起機/運行/停機) 三位開關(該三位開關上撥為起機位，手放開後自動彈回到運行位，下撥為停機位，它用以控制停車電磁閥的電源)等操作輸入信號。1號機組PLC基本單元的XO輸入點與1號機組柴油機起動電路的復位按鈕相連，Xl輸入點與1號機組柴油機起動電路的電鎖相連，X2 輸入點與1號機組柴油機起動電路的CRANK撥鈕相連，X3輸入點與1號機組柴油機起動電路的START / RUN / OFF三位開關的START位按鈕相連，X4輸入點與1號機組柴油機起動電路的START / RUN / OFF三位開關的RUN位相連，XlO輸入點與1號機組冷卻風機起動按鈕相連，Xll輸入點與1號機組冷卻風機停止按鈕相連，X12輸入點與1號機組冷卻風機控制電路的手動與自動轉換開關的手動檔相連，X13輸入點與1號機組冷卻風機控制電路手動與自動轉換開關的自動檔相連，X14輸入點與1號機組冷卻風機控制電路的高速與低速轉換開關相連，X15輸入點與1號機組冷卻風機控制電路的1FR1、1FR2保護相連；1號機組 PLC基本單元的YO輸出點與1號機組柴油機起動電路中使系統自動將48 (V)電池中分出 24 (V)電源的繼電器相連，1號機組PLC基本單元的Yl輸出點與1號機組柴油機起動電機的繼電器相連，1號機組PLC基本單元的Y2輸出點與1號機組柴油機供油電磁閥的繼電器相連，1號機組PLC基本單元的TO輸出點與1號機組冷卻風機高速運行接觸器相連，1號機組PLC基本單元的Y6輸出點與1號機組冷卻風機低速運行接觸器相連。2號機組與3號機組的PLC基本單元連接與1號機組相似，分別將相應的操作輸入、輸出信號與相應的輸入、輸出點連接。[0018]將START / RUN / OFF(起機/運行/停機)三位開關，上撥為起機位，撥動 CRANK(曲柄)撥鈕，可以啟動柴油機組，將START / RUN / OFF(起機/運行/停機)三位開關，撥為停機位，可以停止柴油機組的運行。同時，由模擬量輸入模塊向PLC基本單元輸入柴油機組的水溫、油壓、轉速等相關參數，一方面通過相應設置，可以起到超值停機保護的作用，另一方面，三臺PLC基本單元通過各自的485BD模塊連接在一起，實現N =N網絡通訊，並通過CC-Link從站接口模塊、CC-Link主站接口模塊等傳遞到上位機，可以實現實時監控的功能。本實用新型能實現如下功能(1)柴油發電機組的起動與運轉全過程自動控制；柴油機轉速，潤滑油的壓力、冷卻水溫度的自動檢測和記錄；(2)發電機的電壓、電流的自動檢測和記錄；( 3)供電方式自動控制，供電電壓、電流的檢測和記錄本實用新型與現有鐵路空調發電車的現有監控裝置相比，具有能夠自動控制柴油發電機組與供配電裝置等相關設備、自動檢測和記錄柴油機的轉速，冷卻水溫度、壓力，潤滑油壓力、溫度，發電機的繞組溫度、電壓、電流，供電電壓、電流、功率因數等相關數據的功能，具有減輕操作人員勞動強度、維修容易、故障容易查找、可靠性高、安全性強、使用壽命長的優點。
圖1為本實用新型的結構框圖；圖2為BIF-CON模塊與低壓斷路器的接線圖；圖3為1號機組PLC基本單元的接線圖。
具體實施方式
下面結合實施例並對照附圖對本實用新型作進一步詳細說明。一種鐵路發電車柴油發電機組微機監控裝置，如圖1所示，由主站控制模塊、供配電監控模塊、柴油發電機組監控模塊和上位機(TPC1521H型觸控螢幕)組成，其中主站控制模塊由主站輸入模塊(QX41)、主站輸出模塊(QY41P)、可編程控制器CPU 模塊(Q02H)、CC-Link主站模塊(QJ61BT11)、232串行模塊(QJ71C24)和電源模塊通過基板連接而成，主站輸入模塊的輸入端接外界輸入信號，主站輸入模塊的輸出端接可編程控制器的外界信號輸入端，可編程控制器通過拓展模塊接口與232串行模塊連接，可編程控制器通過232串行模塊經RS232C連線與上位機進行串行通訊，可編程控制器的輸出端通過主站輸出模塊後傳遞輸出信號以驅動有關負載；上位機監控軟體MCGS(M0nit0rand ControlGenerated System)是一套基於 Windows98/Me/NT/2000 作業系統(或更高版本)， 用於工業過程控制和實時監測的通用計算機系統軟體，可快速構造和生成上位機監控系統。供配電監控模塊由CC-Link斷路器接口模塊、CC-Link拓展模塊和低壓斷路器組成，CC-Link接口模塊相互之間通過專用電氣連接線連接；1號機組模擬量輸入模塊的輸入端接1號機組水溫、油壓等模擬參數，1號機組模擬量輸入模塊通過模塊拓展接口與1號機組PLC基本單元連接，1號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與1號機組485BD串行模塊連接。2號機組模擬量輸入模塊的輸入端接2號機組水溫、油壓等模擬參數，2號機組模擬量輸入模塊通過模塊拓展接口與2號機組PLC基本單元連接，2號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與1號機組485BD串行模塊連接。3 號機組模擬量輸入模塊的輸入端接3號機組水溫、油壓等模擬參數，3號機組模擬量輸入模塊通過模塊拓展接口與2號機組PLC基本單元連接，3號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與1號機組485BD串行模塊連接。1號機組485BD串行模塊的數據端、2號機組485BD串行模塊的數據端3號機組485BD串行模塊的數據端通過數據線連在一起。1號機組PLC基本單元通過拓展模塊接口與CC-Link從站接口模塊連接。CC-Link主站模塊、CC-Link斷路器接口模塊、CC-Link從站接口模塊通過FANC-SB 型CC-Link專用網絡連接線連接，實現CC-Link現場總線網絡通訊(網絡終端需連接終端電阻)。(1)1號機組模擬量輸入模塊、2號機組模擬量輸入模塊、3號機組模擬量輸入模塊均選用FX2N-4AD型模擬量輸入模塊，1號機組PLC基本單元、2號機組PLC基本單元、3號機組PLC基本單元均為FX2N-48MR-D型PLC，由FX2N-4AD型模擬量輸入模塊輸入柴油發電機組的水溫、油壓、轉速等參數，由FX2N-48MR-D型PLC實現對單個柴油發電機組的啟動、運行保護與監測，從而實現對三臺柴油發電機組的控制。(2)1號機組PLC基本單元、2號機組PLC基本單元、3號機組PLC基本單元之間均分別通過各自的485BD串行模塊後連接在一起，實現N =N網絡連接，N:N網絡通訊需在PLC 程序中，進行相關通訊設定。根據控制要求，本裝置的N:N網絡通訊以1號機組為主站，2號機組、3號機組為從站。(3) CC-Link主站模塊、CC-Link斷路器接口模塊、CC-Link從站接口模塊通過 FANC-SB型CC-Link專用網絡連接線連接，實現CC-Link現場總線網絡通訊，這樣，三臺柴油發電機組既可單獨控制，也可通過主站實現監控。(4) CC-Link斷路器接口模塊(BIF-CC模塊)是低壓斷路器(AE-SW斷路器)和 CC-Link現場總線網絡之間的接口模塊，它是CC-Link的子站，通過連接可以接受CC-Link 主站模塊的監控。通過CC-Link斷路器接口模塊可以採集低壓斷路器的相關電氣測量值 (電流、電壓、功率、電能等)；低壓斷路器脫扣、報警發生信息；低壓斷路器狀態(0N/0FF狀態、位置信息)。CC-Link拓展模塊(BIF-C0N模塊)是低壓斷路器的擴展I/O模塊，通過CC-Link拓展模塊中的控制迴路可以對低壓斷路器進行遠程控制，如低壓斷路器的0N/0FF/彈簧儲能的控制；復位(脫扣、報警發生信息顯示)。圖2為BIF-CON模塊與低壓斷路器的接線圖。SHT是低壓斷路器的分勵脫扣裝置，可以遠程關閉低壓斷路器。CC是低壓斷路器的合閘線圈，可以遠程合閘低壓斷路器。M 是低壓斷路器的電動儲能。按鈕SBl、SB2、SB3及BIF-CON模塊的Cl和C2端子、Al和A2 端子、Ul和U2端子分別連接低壓斷路器的SHT、CC和M。可通過按鈕SB1、SB2、SB3對低壓斷路器實現手動操作。也可通過網絡遠程驅動，使BIF-CON模塊的C1、C2端閉合，驅動SHT 遠程關閉低壓斷路器；使BIF-CON模塊的Al、A2端閉合，驅動CC遠程合間低壓斷路器；使BIF-CON模塊的U1、U2端閉合，驅動M使低壓斷路器的電動儲能。 CC-Link斷路器接口模塊(BIF-CC模塊)採集的低壓斷路器的相關電氣測量值 (電流、電壓、功率、電能等)通過CC-Link現場總線網絡通訊傳遞給主站控制模塊，並通過 RS-232串行模塊傳遞給上位機，從而實現實時監控的功能。同時，外界輸入信號經主站輸入模塊或上位機、主站控制模塊的可編程控制器，通過CC-Link現場總線網絡通訊來驅動 CC-Link拓展模塊(BIF-C0N模塊)，實現對供配電系統斷路器的遠程操作。
權利要求1.一種鐵路發電車柴油發電機組微機監控裝置，其特徵在於由主站控制模塊、供配電監控模塊、柴油發電機組監控模塊和上位機組成，其中主站控制模塊由主站輸入模塊、主站輸出模塊、可編程控制器CPU模塊、CC-Link主站模塊、232串行模塊和電源模塊通過基板連接而成，主站輸入模塊的輸入端接外界輸入信號，主站輸入模塊的輸出端接可編程控制器的外界信號輸入端，可編程控制器的輸出端通過主站輸出模塊後傳遞輸出信號以驅動有關負載，上位機通過232串行模塊與可編程控制器相連；供配電監控模塊由CC-Link斷路器接口模塊、CC-Link拓展模塊和低壓斷路器組成；柴油發電機組監控模塊由1號機組模擬量輸入模塊、1號機組PLC基本單元、1號機組 485BD串行模塊、2號機組模擬量輸入模塊、2號機組PLC基本單元、2號機組485BD串行模塊、3號機組模擬量輸入模塊、3號機組PLC基本單元、3號機組485BD串行模塊和CC-Link 從站接口模塊組成；1號機組模擬量輸入模塊的輸入端接1號機組水溫、油壓等模擬參數，1號機組模擬量輸入模塊通過模塊拓展接口與1號機組PLC基本單元連接，1號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與1號機組485BD模塊連接；2號機組模擬量輸入模塊的輸入端接2號機組水溫、油壓等模擬參數，2號機組模擬量輸入模塊通過模塊拓展接口與2號機組PLC基本單元連接，2號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與1號機組485BD模塊連接；3號機組模擬量輸入模塊的輸入端接3號機組水溫、油壓等模擬參數，3號機組模擬量輸入模塊通過模塊拓展接口與3號機組PLC基本單元連接，3號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與3號機組485BD模塊連接；1號機組485BD模塊、2號機組485BD模塊與3號機組485BD模塊通過數據線連在一起；1號機組PLC基本單元通過模塊拓展接口與CC-Link從站接口模塊連接；CC-Link主站模塊、CC-Link斷路器接口模塊和CC-Link從站接口模塊通過網絡連接線連接，實現主站控制模塊、供配電系統監控模塊、柴油發電機組監控模塊之間的CC-Link現場總線網絡通訊。
2.根據權利要求1所述的鐵路發電車柴油發電機組微機監控裝置，其特徵在於1號機組PLC基本單元、2號機組PLC基本單元、3號機組PLC基本單元之間均分別通過各自的 485BD串行模塊後連接在一起，實現N :N網絡連接，N:N網絡通訊以1號機組為主站，2號機組、3號機組為從站。
專利摘要本實用新型公開了一種鐵路發電車柴油發電機組微機監控裝置，特徵是由主站控制模塊、供配電監控模塊、柴油發電機組監控模塊和上位機組成，其中主站控制模塊由主站輸入模塊、主站輸出模塊、可編程控制器(PLC)、CC-Link主站模塊、232串行模塊和電源電路組成，供配電監控模塊由CC-Link斷路器接口模塊、CC-Link拓展模塊和低壓斷路器組成，柴油發電機組監控模塊由1-3號機組模擬量輸入模塊、1-3號機組PLC基本單元、1-3號機組485BD串行模塊和CC-Link從站接口模塊組成。它採用PLC技術、CC-Link總線技術與MCGS組態軟體，實現對發電車柴油發電機組、供配電系統的自動控制、自動檢測和記錄相關數據，它還具有減輕操作人員勞動強度、維修容易、故障容易查找、可靠性高、安全性強等優點。
文檔編號G05B19/418GK202306278SQ20112038575
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月12日 優先權日2011年10月12日
發明者朱海燕, 楊春輝, 王酉已, 甘方成, 羅世民 申請人:華東交通大學