直流电力机车微机控制系统

一、微机控制的特点

电力机车采用微机控制与以运算放大器为基础的模拟电子控制相比，主要有以下特点。

（1）通用性强。硬件基本通用，依靠软件灵活性来满足不同车型不同的控制要求。

（2）可靠性高。数字控制，使用冗余设计技术。

（3）自动化程度高。充分利用计算机的逻辑判断功能，部分代替司机的工作。

（4）容易实现重联控制。利用网络通信技术，满足机车不同编组方式控制要求。

（5）功能强。除牵引、制动控制功能外，容易实现自动过电分相、保护和空电联合制动等功能。

（6）故障诊断和记录功能。能实现机车出库前的检查诊断，运行中随机诊断并记录各种传感器信号，故障发生时能保存故障发生前后所有模拟量和数字量数据，机车回库后可进行故障原因分析。

微机控制的优点可以概括为：通用性、灵活性、重现性、可靠性和智能性。

二、车载微机的控制结构

电力机车微机控制系统是一个多 CPU，分级实时控制系统。一般采用三级结构，级间通信采用RS-485 标准，CPU为8031。

1.人机对话级

CPU为80486，采用C 语言编程以提高屏幕响应速度，实现人机对话功能，如：时钟调整，累计参数设置，轮径修正，监控信号的选取，故障记录查询及自检项的选择和各种工况参数、自检结果及参数的显示等。人机对话过程示意图如图7.7所示。

图7.7　人机对话过程示意图

2.机车特性控制级

CPU为80Cl86，采用FUPLA功能块语言编程，以提高编程效率和程序的可靠性，便于以程序段的形式移植到其他类型的机车上。

3.变流器控制级

CPU为80Cl96，采用汇编语言编程，以满足晶闸管快速实时控制的需要，担负晶闸管触发脉冲控制。

三、微机控制系统工作原理

机车微机控制系统的原理如图7.8所示，系统采用速度与电流双闭环，电压限制作为辅助手段，其中微机控制系统的作用是进行比较计算、数值变换——由差值去控制整流晶闸管的导通角，以达到恒电流起动、恒速运行、电机限压等控制目的。

图7.8　机车微机控制系统原理图

微机控制系统框图如图7.9所示。由传感器取得各种模拟信号，经信号调整板使其值适合于模/数转换（A/D）的范围，再供 CPU 采样；数字信号经光电隔离后送 CPU；计算机根据预定的程序对这些模拟量和数字量进行处理和监测，再经数/模转换（D/A）输出模拟控制信号；经脉冲控制器、信号调整和功率放大，输出晶闸管触发所需的脉冲；通过键盘和显示器进行人机对话，司机可从显示屏获得机车的各种信息。

图7.9　微机控制系统的控制框图