TYLCU-SS7C使用说明书第一版本

TYLCU-SS7C机车逻辑控制装置使用说明书第一版本深圳通业微电子有限公司二零零一年九月TYLCU-SS7C使用说明书II目录TYLCU-SS7C机车逻辑控制装置.................................................................................................I前言.......................................................................................................1一、概述.................................................................................................2二、装置构成.........................................................................................2三、主要技术参数.................................................................................5四、工作原理.........................................................................................5五、安装与使用.....................................................................................7六、TYLCU工作状态说明..................................................................9七、维护...............................................................................................17附图1、逻辑关系梯形图....................................................................22附表2：TYLCU对外插座连接定义...............................................22TYLCU-SS7C使用说明书1前言本产品在出厂前已经过严格检查。TYLCU装置购入后，请检查本产品是否因运输不慎而造成损伤；产品的规格、型号是否与订购产品的机种相符；有无合格标志等。如有问题，请与本公司或供应商联系。本产品的保修期依照标书约定。若由于下述原因引起的故障，不属于保修范围：●不正确的操作或未经允许自行修理及改造所引起的问题。●超出标准规范或未经允许自行修理及改造所引起的问题。●购买后跌损、野蛮搬运、未按本说明书要求使用造成的问题。●因环境不良所引起的器件老化或故障。●为确保设备的良好运行，禁止非专业人员随意打开机箱。专业人员进行维修时要注意确保人身安全。TYLCU-SS7C使用说明书2一、概述TYLCU-SS（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，并预留与机车微机网络的通讯。TYLCU-SS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，核心采用了美国TRISCEND公司的最新产品内嵌单片机系统的大规模可编程逻辑阵列芯片E5，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-SS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-SS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-SS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-SS7C机车整车逻辑装置为结合国产韶山系列SS7C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机车逻辑控制装置采用标准6U机箱硬件结构，包括有机箱、电源板、输入控制板、输出控制板等组成。位于机车逻辑控制装置后面的5个56芯连接器用于实现装置与机车信号之间的通讯。长度为84R的标准6U机箱共有15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如图一——装置构成所示。电路插接板位置布局如图二所示。TYLCU-SS7C使用说明书3TYLCU-SS7C使用说明书4III控制板I输出板I控制板II输出板II控制板Ⅲ输出板Ⅲ控制板Ⅳ电源板控制板I输出板I控制板II输出板II控制板Ⅲ输出板Ⅲ控制板Ⅳ图二、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），每一部分含有四块控制板和三块输出板。装置所具有的六块输出板，是通用的，可互换。三块输入控制板用于控制不同的功能，输灌了不同的程序，相互之间不可互换，但是第I部分的输入控制板可以同第二部分具有相同定义的输入控制板互换。现分别给予介绍：控制板：主要完成40路输入点状态的采集、逻辑运算、延时控制、输出点状态确定及机车辅机控制及故障显示等。该板以TRISCEND公司E5为核心，具有集成度好、控制功能灵活，可靠性高，在线编程等特点。[E5芯片采用CMOS工艺，具备在线编程功能，为性能增强型8032“Turbo”嵌入式微处理器（与8051/8052兼容）。芯片内部可配置系统逻辑矩阵和专用内部连接总线，具备增强型可编程输入/输出口，并具有四针IEEE1149.1JTAG接口供数据的下载和调试用等特点。而且，高达40M字节/秒的传送速率使系统的运行速度更高、更快。]输出板：用于驱动电力机车的各类负载。驱动电路采用专用的输出模块，每块输出板含有38路输出，其中大功率8路，用于驱动机车接触器（如6C180）及合、分主断线圈等大功率负载。中功率输出18路，用于驱动电空接触器、电空阀等中功率负载。小功率输出12路，主要用于点亮故障显示屏指示灯。在所有输出中，故障显示屏指示灯电源线从N116插座的P4点（351线号）取，其余输出电源线从N119插座的P3点（110VA线号）和P4点（110VB线号）取。TYLCU-SS7C使用说明书5三、主要技术参数●额定输入电压：DC110V（机车提供），波动范围：88V-121VDC●额定输出驱动电流：大电流型可驱动6C180和6C110型接触器；小电流型可驱动电空阀、中间继电器。●输入点数：140点●输出点数：110点（大功率24路、中功率50路、小功率36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三所示。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3.3V电平信号，进入逻辑处理单元参加逻辑运算；每路转换在输入控制板中完成，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。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。输出单元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。TYLCU-SS7C使用说明书6图三、LCU逻辑控制装置原理框图输入电路板用于完成输入信号的隔离及电平转换。输入板电路如图四所示。12V-110V-12VPIO1I1R2DW1R1D3LED31U1R3RB1C1图四、输入板电路原理图(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I面板A06指示灯亮；同时，经过R1和R2组成的分压电路输出VRR1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用于完装置用开关电源来自机车110V电源输出单元输入单元中央处理单元输出信号输入信号TYLCU-SS7C使用说明书7成对干扰信号的抑制。完成转换的TTL电平信号送入E5主芯片控制电路，进行逻辑运算处理。E5主芯片输出的3.3V电平信号，通过反相驱动电路ULN2004，完成信号电平到12V的转换，并从96芯印刷电路板连接器引出。位于机箱内部的背板，完成装置内部信号线的连接。输出电路板完成信号驱动转换功能。输出板电路原理图如图五所示。DC110-DC110V+12V+IO1O1Do1LED31Uo1Do312Co1Ro4Ro5Do212Ro1DWo1Ro3Ro2图五、输出电路原理图输出信号一路送由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56芯机车专用电连接器，形成各类负载的驱动信号。五、安装与使用安装与接线机车逻辑控制装置安装外形图如图六所示。安装在机车上安装位置，按照图六的尺寸要求安装。接线：机车逻辑控制装置采用5个56芯机车电连接器实现同外部的连接。其TYLCU-SS7C使用说明书8中N116、N117、N118为输入连接器，N119、N120为输出连接器。机车连接器接线图如图七所示。5个连接器与机车连接线号定义参见第7章节。在切换过程中，应断主断，并关闭所有辅机。AB图六、机车逻辑控制装置外形尺寸图图七、56芯机车电连接器端子图TYLCU-SS7C使用说明书9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351送到N116-P4点给司机室故障指示灯和机车逻辑控制装置提供电源；2）、机车直流110V电源正线110VA、110VB分别送到N119-P4和N119-P3点给机车绝大部分负载提供驱动电源；以上2路电源正常送入TYLCU后，同时直流110V地线400必须和N116-P1、N119-P4、N119-P3三点有效连接，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、12V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，司机可以通过转换开关来实现TYLCUI、II组系统的手工切换。当电源板面板上的万能开关打到1位时，表示TYLCU左边的I组投入工作，打到OFF位时，TYLCU切除工作（所有输出均失电），打到2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，插针号与TYLCU对外插座连接定义表中的插针号对应，称用于说明该路信号的输入控制或含义，灯与TYLCU中对应电路插板上的丝印一致，这样将TYLCU对外56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