电力机车网络化电气控制系统设计

分类号：____________密级：______________ＵＤＣ：____________单位代码：______________硕士学位论文论文题目：电力机车网络化电气控制系统设计学号：_________________________作者：_________________________专业名称：_________________________2012年5月30日公开10127TP272任浩控制工程201002416内蒙古科技大学硕士学位论文论文题目：作者：_________________________指导教师：单位：协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2012年5月30日学位授予单位：内蒙古科技大学李爱莲内蒙古科技大学电力机车网络化电气控制系统设计任浩电力机车网络化电气控制系统设计Electriclocomotivesnetworkofelectricalcontrolsystemdesign研究生姓名：任浩指导教师姓名：李爱莲内蒙古科技大学信息工程学院包头014010，中国Candidate：RenHaoSupervisor：LiAilianSchoolofInformationEngineeringInnerMongoliaUniversityofScienceandTechnologyBaotou014010，P.R.CHINA独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的说明本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：___________内蒙古科技大学硕士学位论文I摘要电力机车在国民经济建设中起到重要的作用，也是人们最喜欢选择的交通工具。电力机车也一直以来是人们主要的出行工具，且由于其发展时间较长，技术成熟，维修方便，运输量大，适合我国国情。应尽量发展和完善现有电力机车，使其更加先进，更加完善。交流传动机车具有启动牵引力大、恒功率范围宽、粘着系数高、电机维护简单、功率因数高、等效干扰电流小等诸多优点，是目前我国铁路发展的必然趋势。本文在深入分析我国现有电力机车电气控制系统结构的基础上，提出了基于PROFIBUS的电力机车网络化电气控制系统总体方案，以S7-300以及S7-200可编程控制器为核心，以自动控制理论和先进技术为指导，以某一列具体的电力机车为被控对象，以检测和上位监控为手段，完成了电力机车模型硬件系统、软件系统、上位监控系统的设计，实现对控制系统的功能改进和完善。论文首先构建了电力机车的网络化控制系统，以某一次具体的列车为模型，每一车厢都以可编程控制器为核心，辅助以其他电器设备实现对每一节车厢的单独控制。主站采用S7-300，机头车厢从站采用S7-300，其余车厢从站均采用S7-200，主从站间通过PROFIBUS现场总线进行通讯。机头车厢采用变频方式实现对牵引电机的启动，停止，加速，减速等控制。其余车厢温度调节—制冷控制采用变频调速方式，车厢温度调节采用闭环PID控制，系统还实现了对车厢供水、供电、照明等环节的控制。关键词：电力机车；现场总线；变频调速；PLC；组态内蒙古科技大学硕士学位论文IIAbstractTheelectriclocomotivewhichplaysanimportantroleintheconstructionofthenationaleconomy,itisalsothemajortransportationmeanandpeoplelikeit.ItissuitableforChinesenationalconditionsbecauseofitslongdevelopingtime,technologymature,maintatnancefree,hugetrafficvolume.SoitisreasonabletodevelopandperfectthelocomotiveinordertomakeitmoreadvancedandthetrendofthedevelopmentofChineserailwaysystemwillbe:bigstarttractionofACdrivelocomotive,wideconstantpowerrange,highpowerfactor,lowequivalentdisturbingcurrent.ThispaperbasedontheanalysisoftheChinesepresentlocomotiveelectriccontrolsystemstructure,wepurposedtheimplementationschemebasedonPROFIBUSnetworkelectriccontrolsystem.MakingS7-300andS7-200PLCasthecorecontrolsystem,undertheguidanceofautomaticcontroltheoryandadvancedtechnology,withalistofspecificelectriclocomotivetobethecontrolledobjectandbythetechnicalprogramofdetectionandthesuperiormonitoring,wecompletedthedesignofelectriclocomotivehardwaresystemmodel,softwaresystemandsuperiormonitoringsystemandrealizedtheimprovementofthecontrolsystem.Firstlywebuiltuplocomotivenetworkcontrolsystembyusingonetrainasamodel,whoseeverycoachhasPLCcoreandcancontrolthemselvesrespectivelyusingotherperipheralelectricequipment.MasterstationusetheS7-300whichtheheadstationalsouse.TherestofthecoachesusetheS7-200,meanwhile,masterstationscommunicateviathePROFIBUSfieldbus.Theheadstationisresponsibleforstarting,stopping,accelerating,deceleratingandsoon.Therestofthecoachesareresponsibleforairconditioning,watersupply,powersupplyandlighting.Besides,therefrigerationcontrolusesfrequencyconvertionandthetemperatureregulationusesclosed-loopPIDcontrol.KeyWords：electriclocomotive；fieldbus；variablefrequencyspeedregulation；PLC；configuration内蒙古科技大学硕士学位论文-1-目录摘要...........................................................................................................................................IAbstract............................................................................................................................................II1文献综述与机车工作原理........................................................................................................11.1文献综述...........................................................................................................................11.1.1电力机车在我国的发展现状及优缺点..............................................................11.1.2电力机车在网络化方面的研究...........................................................................21.1.3电力机车在牵引传动控制方面的研究..............................................................31.1.4电力机车在车厢温度控制方面的研究..............................................................31.1.5电力机车供电方面的研究概况...........................................................................41.2电力机车电气控制系统工作原理.................................................................................51.2.1电力机车工作原理...............................................................................................51.2.2电力机车空调系统工作原理...............................................................................82控制系统设计方案...................................................................................................................102.1电力机车编组及研究方向............................................................................................102.2电力机车网络化电气控制系统总体设计...................................................................102.3电力机车牵引供电..........................................................