2023年附录4 铁路客车电气综合控制柜(G型)使用说明书要点.docx
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1、2023年附录4 铁路客车电气综合控制柜(G型)使用说明书要点 附录4 铁路客车电气综合控制柜(G型)使用说明书 1.概述 TKDG型铁路客车电气综合控制柜(以下简称综合控制柜)用于DC600V供电的客车,是集电源转换控制、空调机组控制、蓄电池欠压保护、照明控制等功能单元于一体的智能型综合控制柜。综合控制柜的控制核心采用可编程控制器(以下简称PLC),PLC通过微型可编程序终端(以下简称显示触摸屏)接受各种指令并自动执行相应的操作步骤,对电气系统运行中出现的各种故障及时进行诊断、指示并保护。综合控制柜具有检测、控制、诊断保护、信息提示、联网通讯功能,实现供电及控制系统的综合控制,可进行车对车通
2、信,并逐步实现车对地、地对车的计算机联网通讯。 2.主要特点 2.1.综合控制柜实现了客车电气控制系统的小型化、智能化、集成化和系统化。 2.2.综合控制柜根据预设参数实现自动控制,减轻了操作人员的工作强度,避免由于人为误操作引起的事故,便于操作和维护。 2.3.综合控制柜对整车电气系统参数进行实时监测,出现故障时及时进行保护动作,避免了由于保护不及时而引起的严重后果。 2.4.综合控制柜可对轴温进行监视和显示。 2.5.综合控制柜充分考虑了整车各个电气功能部件的协调工作,整个电气系统工作更加安全可靠。 80 2.6.根据电气系统布线的有关规范和实际存在的问题,不同系统、不同电压等级、不同电流
3、类别的导线尽量相互隔离,结构设计上尽量减少相互间的电磁干扰。 2.7.综合控制柜的控制方案以自动为主,同时考虑控制系统故障的应急措施,包括极端情况下的手动应急措施。 2.8.综合控制柜主要具备六大部分功能:1电源转换控制功能;2空调机组控制功能;3蓄电池欠压保护功能; 4照明供电功能;5轴温、车下电源箱状态监视功能;6联网通讯功能。 3.产品型号:TKDG-1T1-35 4.技术规格 4.1.结构参数 控制柜外形尺寸:2000mm1300mm350mm(高宽厚) 上柜外形尺寸:850mm1300mm350mm(高宽厚) 下柜外形尺寸:1150mm1300mm350mm(高宽厚)。 4.2.主要
4、技术参数及功能 4.2.1综合控制柜控制单元由PLC主机单元(CPM2A-CPU61)、12/8点的I/O扩展模块(CPM1A-20EDR1)、信息显示触摸屏(NT31-ST121-EV2)组成。 4.2.1.1.PLC功能 PLC是可编程逻辑控制器的缩写,对整个电气系统进行自动控制,实时监测电气系统运行过程中的参数并进行分析,对出现故障自动处理,通过显示触摸屏实现人机对话,响应显示触摸屏输入的命令、参数,将故障 81 信息、运行记录通过显示触摸屏显示等。 模拟量输入点: 17点(010V) 温度输入点: 1点(PT100) 开关量输入点: 24点(直流24V,8mA), 开关量输出点: 24
5、点(继电器输出) 输出端最大开关能力:2A,250VAC(cos=1);2A,24V 输出端最小开关能力:10mA,5VDC 4.2.1.2.显示触摸屏功能 显示触摸屏是一种微型可编程终端,采用全中文液晶显示触摸屏(带背光),具有字符类型和图象类型显示,由通讯接口和PLC的外设接口进行通讯。主要功能是现场参数设定,电源转换、空调机组等功能单元运行工况的人为控制,运行工况参数的显示,实时显示各功能单元的运行状态及实时报告故障现象。 字符、图象类型显示:2015个汉字 液晶显示器规格: 320240点 有效显示面积: 12292mm2 4.2.2.交、直流电源规格: 4.2.2.1主电路电源 主电
6、路由两路电源母线中的其中一路提供电源,向逆变器、充电器供电,并由逆变器变换成AC380V/50Hz,向车内空调、伴热等交流负载供电 直流主电源DC600V 额定工作电压: DC600V 82 电压波动范围: DC500VDC660V 交流主电源:AC380V 额定工作电压: 三相交流380V 电压波动范围: 三相交流323V437V 额定工作频率: 50Hz 1 Hz 4.2.2.2.蓄电池 DC110V电源全列贯通,各车厢蓄电池及充电器通过逆流二极管与DC110V干线并联。 蓄电池在充电机停止或故障时,向本车应急照明、车下电源箱控制、开水炉控制等负载供电。 电池欠压保护动作值: 91V1V
7、恢复值:971V 4.2.2.3.直流控制电源 应急灯、轴温报警器、PLC等重要负载由列车直流110V母线供电;照明、车下电源箱、开水炉等负载的控制电源由本车直流110V电源提供;控制柜内的DC-DC电源模块将DC110V电源转换成直流24V电源向PLC、显示触摸屏、网关供电;转换成直流12V向传感器供电;DC110V/DC48V电源将DC110V转换成直流48V电源向尾灯、电话插供电。 直流电器控制电路 定工作电压: DC110V 电压波动范围: DC77V137.5V PLC、触摸屏电路 额定工作电压: 直流 24V 83 电压波动范围: 直流 20.4V26.4V 信号采集电路(传感器)
8、 额定工作电压: 直流 12V 电压波动范围: 直流 11.4V12.6V 输出电压范围: 直流010V;05V PLC、触摸屏及传感器供电电源 额定输入电压: 直流 110V 输入电压波动范围:直流 77137.5V 额定输出电压: 直流 24V(5%); 直流 12V(5%) 额定输出电流: DC24V不小于3A;DC12V不小于1A 电压调整率: 不大于1% 电流调整率: 不大于1% 输出电压纹波峰-谷值(VP-P): 不大于1.0V 变换效率: 大于 80% 尾灯、电话插座供电电源 额定输入电压: 直流 110V 输入电压波动范围:直流 77135V 额定输出电压: 直流 48V(5%
9、); 额定输出电流: 不小于1A 电压调整率: 不大于1% 电流调整率: 不大于1% 84 输出电压纹波峰-谷值(VP-P): 不大于1.0V 变换效率: 大于 80% 另外,为保证机车DC600V供电的正常进行,在客车的首尾车和工程师车设置“供电请求”信号,通过39芯连接器完成机车和客车的信息交换。具体控制过程是:整列客车准备就绪后,通过首尾车或工程师车其中之一进行供电请求操作: 闭合供电请求电源开关Q12,+1 17、-117之间输出DC110V电源给机车。 闭合“供电请求”空开Q18,41输出DC110V“供电请求”信号给机车。 在机车DC600V电源具备输出条件后(机车侧电压稳定、客车
10、侧无故障),机车输出198“供电允许”信号给客车,允许客车逆变器控制系统进入正常工作。 延时5s后,机车分、路供电给客车。 客车整列车的过载、短路、漏电流超标是由机车完成的。 如果客车侧“供电请求”信号因故障无法正常运行或漏电流超标供电保护,特殊情况下,在确认客车设备正常后,可要求机车强制供电。 紧急情况下,可断首尾车和工程师车的“供电请求”信号或“供电请求电源”,要求机车停电。 4.2.3.WG型网关规格 WG型网关用于铁路客车TKDG-1T1型配电柜。PLC网关一方面通过各种通信接口实现PLC到车下电源之间的数据传递,另一方面通过 85 Lonworks接口及列车总线实现车辆间的信息和命令
11、传递。 额定输入电压:直流24V 输入电压波动范围:20V27V 接线端子:WAGO232-209/026-000,2.5mm2。 外形尺寸:160mm90mm42mm 安装尺寸:145mm63mm,安装螺丝:M4 4.2.4.DL-代理节点 代理节点是联接列车网和车厢网的桥梁,有2个独立的Lonworks通讯接口。上行Lonworks通讯接口负责列车级网络通信,接收列车主机的信息,并将信息转发给下行Lonworks通讯模块。下行Lonworks通讯接口负责车厢级网络通信,转发集中控制命令,接收车厢级各应用节点传输的参数、工作状态等信息。 额定输入电压:直流24V 输入电压波动范围:20V27
12、V 接线端子:WAGO232-209/026-000,2.5mm2。 外形尺寸:160mm90mm56mm。 安装尺寸:145mm63mm,安装螺丝:M4 4.3.环境条件 4.3.1.工作环境温度:050 4.3.2.存储温度:2575 4.3.3.相对湿度:最湿月月平均最大相对湿度不大于90%(该月月平均最低温度为25)。 86 4.3.4.海拔高度:2500m。 4.3.5.振动:相对于客车的垂向、横向和纵向存在着频率f为150Hz的正弦振动,其振动加速度在频率f为110Hz时等于0.1g(g为重力加速度,可以减化为10m/s2计算),当频率f为1050Hz时等于1g。 因机车连挂时的冲
13、击,沿机车纵向激起的加速度不大于3g。 5.系统功能说明 5.1.电源供电转换功能 DC600V电源分两路从车底汇流箱进入综合控制柜,路供电对应本车一位侧供电干线,路供电对应本车二位侧供电干线,两路干线经直流断路器Q 1、Q2后,通过电压传感器JK 1、JK2测量,将两路供电电压信息传给PLC,作为自动控制依据,供电电压高于500V认为干线有电,否则认为无电。DC600V正常供电电压范围在500660V之间。 综合控制柜的电源有两路供电,通过转换开关SA1分“自动”和“试验路”、“ 试验路”。直流接触器KM 1、KM2是供电选择主接触器。 5.1.1.正常情况下,转换开关置于“自动”位 5.1
14、.1.1 路、路均有电,设定车厢号后,PLC按照均衡供电原则,奇数号车厢选择路供电、偶数号车厢选择路供电,路和路在硬件和软件上均互锁,显示屏显示电源状态、参数、工作菜单,相应的电源指示灯亮。 5.1.1.2.如果路有电、路无电,所有车厢PLC通过检测可自动选择路供电,且空调负载和客室电热减载运行,同时在显示屏上提示相应信息, 指示灯亮。此时如果路重新供电,则偶数车厢PLC通过检测可重新选择 87 路供电。 5.1.1.3.如果路有电、路无电,所有车厢PLC通过检测可自动选择路供电,空调负载和客室电热减载运行,同时在显示屏上提示相应信息。此时如果路重新供电,则奇数车厢PLC通过检测可重新选择路供
15、电。 5.1.1.4.可以通过触摸屏的电源控制菜单和提示选择或转换供电回路。 5.1.1.5.在路、路都有电,奇数号车厢路供电、偶数号车厢路供电的情况下,自动供电时,当弱风、空调空气预热器或电热运行时,如果路(路)供电电压大于DC660V时间超过10s,PLC自动切断当前回路,转移到另一路无故障回路供电,同时空调负载和客室电热减载运行;当这些制暖设备没有运行时,供电电压大于DC660V时间超过20s,PLC自动切断当前回路,转移到另一路无故障回路供电。当电源电压值恢复正常,通过触摸屏操作解除故障保护或电源重新供电,通过PLC检测后,PLC自动转换回原供电回路,负载恢复全载运行。两路供电回路重新
16、供电时,PLC将自动解除保护,转换到原供电回路。 5.1.1.6.在一路有电,另一路无电,所有车厢都是同一路供电的情况下,如果供电回路出现故障,则PLC停止供电,不进行转换。 5.1.1.7.在一路正常,另一路存在故障未消除,车厢供电已经进行了一次转换的情况下,如果供电回路再出现故障,则PLC停止供电,不进行转换。 5.1.1.8.故障排除后,可以通过触摸屏上的“电源控制”菜单,按下“停止供电”或“自动供电”触摸开关解除故障保护。通过PLC检测后,PLC自动转换回原供电回路,负载恢复全载运行。 5.1.1.9.故障排除后也可以通过转换开关由“停止”位转换到“自动”位, 88 PLC自动解除保护
17、,转换回原供电回路,通过PLC检测后,负载恢复全载运行。 5.1.1.10.出现过压故障,恢复正常后,两路供电回路重新供电时,PLC将自动解除保护转换到原供电回路,恢复全载运行。 5.1.2.试验时,可将转换开关置于“试验路”或“试验路”,人为选择路供电或路供电,此时PLC只进行检测报警,不能进行电源回路的转换。 5.1.3.主电路中接有电流传感器、电压传感器,并设在线绝缘检测装置(6150mA可调),显示触摸屏上可显示主电路的电压、电流、DC110V母线电压、本车蓄电池电压、电源状态、逆变器输出电压等信息,当某路电源出现过压、绝缘等故障时,显示触摸屏显示故障提示,相应电源故障灯亮,可以按下“
18、回主画面”触摸开关返回主画面,此时画面上出现“X X故障”文字,且背景变为闪烁提示。 5.1.4.正常供电时,DC600V电源给车下电源箱、客室电热供电,逆变器为空调机组、开水炉、伴热等负载供电,DC110V电源向照明、车下电源箱控制、轴温报警器等供电。 5.2.空调机组控制功能 空调机组控制功能通过转换开关SA2分为“自动”、“试验暖”、“试验冷”。 5.2.1.正常情况下,转换开关SA2置于“自动”位 5.2.1.1电源启动后,合上空调机组控制电路的空气开关Q4,控制电路有电。PLC根据车厢里温度传感器PT100检出值与预先设定的“制冷”、“制暖” 89 温度值进行比较后,控制空调机组的自
19、动运行,程序根据温度条件,控制PLC的输出点分别置于“ON”或“OFF”,以控制空调机组弱风机接触器KM 11、强风机接触器KM 12、冷凝风机接触器KM 14、压缩机接触器KM 16、KM 17、空气预热器接触器KM 18、KM19的线圈是否得电。 只要空调机组的弱风机接触器KM11线圈或空调机组的强风机接触器KM12线圈得电,其在空调运行指示灯控制电路中的辅助常开触点闭合,空调机组空调运行指示灯HL3绿灯亮。 5.2.1.2.PLC控制空调机组自动进入“自动”运行,PLC根据当前逆变器状态以及车厢里温度传感器检出值与预先设定的“制冷”、“制暖”温度值进行比较后,进行空调机组的“自动”运转,
20、空调机组有六种工况“弱风”、“强风”、“半冷”、“半暖”、“全冷”、“全暖”。“制冷”温度设定值为空调机组从“半冷”工况转入“强风”工况时的临界温度;“制暖”温度设定值为空调机组从“弱风”工况转入“半暖”工况时的临界温度。 5.2.1.3可以根据显示触摸屏上的菜单和提示,选择“强风”、“半冷”、“全冷”、“弱风”、“半暖”、“全暖”等运行方式,此时空调机组不受温度控制,按下“全自动”触摸开关可以返回受温度控制“自动”状态,按下“停止”触摸开关,空调停止运行。 合上空气开关Q 41、Q42,将SA2置于试验冷位,1-2和9-10线号接通,KA4得电,其常开触点闭合。PORT中5 55、5 56、
21、18 7、287输出DC110V信号,KM12得电,其常开触点闭合,风机1中的M12工作;KM14得电,其常开触点闭合,冷凝风机 14、冷凝风机15工作;在空调机组压力和温度正常情况下KM 16、KM17得电,其常开触点闭合,压缩机1和压缩机2 90 工作,PLC显示制冷1运行、制冷2运行。 将SA2置于试验暖位,7-8和11-12线号接通,KA3得电,其常开触点闭合。PORT中5 54、6 3、56 6、 43、567输出DC110V信号,KM11得电,其常开触点闭合,常闭触电打开,风机1中的M11工作(M12不工作,两者互锁);KM 18、KM19 得电,其常开触点闭合,预热器 1、预热器
22、2工作,PLC显示制暖1运行、制暖2运行。 5.2.1.4.制冷时,强风机发生故障,FR12得电,其常开触点闭合、常闭触点打开,PLC显示强风机故障;KM12失电,其常闭触电闭合、常开触点打开,风机1中的M12停止工作;KM14失电,其常闭触电闭合、常开触点打开,冷凝风机 14、冷凝风机15停止工作;KM 16、KM17失电,其常开触点打开,压缩机1和压缩机2停止工作;冷凝风机发生故障时,FP 11、FP12得电,其常开触点闭合、常闭触点打开,PLC显示冷凝风机 14、冷凝风机15故障,KM 16、KM17失电,其常开触点打开,压缩机1和压缩机2停止工作;制暖时,弱风机发生故障,FR11得电,
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