TKDG型铁路客车电气综合控制柜使用说明书.docx

附录7铁路客车电气综合控制柜（G型）使用说明书一概述TKDG型铁路客车电气综合控制柜（以下简称综合控制柜）用于DC6V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，可进行车对车通信，并逐步实现车对地、地对车的计算机联网通讯。二主要特点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. 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。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。4. 综合控制柜可对轴温、防滑器状态进行监视和显示。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104气系统工作更加安全可靠。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。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。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、防滑器、车下电源箱状态监视功能;6.联网通讯功能。三产品型号：TKDG-1T1-40 、TKDG-1T1-35四技术规格（一）结构参数控制柜外形尺寸：20mr K 13mr K 350mm （高宽厚）上柜外形尺寸：850mm 13mmx 350mm （高宽厚）下柜外形尺寸：1150mmx 13mmx 350mm （高 x宽厚）。（二）主要技术参数及功能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-EV ）组成。PLC功能105PLC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，将故障信息、运行记录通过显示触摸屏显示等。模拟量输入点：17点（0 10V ）温度输入点：1点（PT10C ）开关量输入点：24点（直流24V， 8mA ），开关量输出点：24点（继电器输出）输出端最大开关能力:2A , 250VAC （cos忙1）； 2A , 24V输出端最小开关能力：10mA，5VDC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，由通讯接和PLC的外设接进行通讯。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：20X 15个汉字液晶显示器规格：320X 24 (点有效显示面积：122 X 92mm22 .主电路电源主电路由两路电源母线中的其中一路提供电源，向温水箱、逆变器、1(6交、直流电源规格：充电器供电，并由逆变器I、逆变器H变换成AC380V/50HZ向车内空调、伴热等交流负载供电直流主电源DC6(V额定工作电压：DC6(V电压波动范围：DC5V- DC660V交流主电源： AC38(V额定工作电压：三相交流38(V电压波动范围：三相交流323V437V额定工作频率：50Hz 士 1 Hz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，向本车照明、水位显示、车下电源箱控制、温水箱开水炉控制等负载供电。电池欠压保护动作值：91V 士 1V恢复值：97 士 1V直流控制电源应急灯、轴温报警器、防滑器、PLC等重要负载由列车直流110V母线供电；照明、车下电源箱、温水箱、开水炉、水位显示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、安全用电记录仪供电；转换成直流12V向传感器供电；DC110V/DC48V t源将DC110V转换成直流48V电源向尾灯、电话插供电。107直流电器控制电路额定工作电压：DC110V电压波动范围：DC77V 135VPLG 触摸屏电路额定工作电压：直流 24V电压波动范围：直流20.4V26.4V信号采集电路（传感器）额定工作电压：直流 12V电压波动范围：直流11.4V 12.6V输出电压范围：直流0 10V ；0 5VPLG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77 135V额定输出电压：直流24V ( 5% ;直流12V ( 5%1%额定输出电流：DG24V不小于3A ; DC12V不小于1A电压调整率：不大于电流调整率:不大于1%输出电压纹波峰-谷值(VP-R :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110V108输入电压波动范围：直流77 135V额定输出电压：直流48V ( 5% ;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%输出电压纹波峰-谷值(VP-R :不大于1.0V变换效率：大于 80%3. WG型网关规格WG型网关用于铁路客车TKDG-仃锂配电柜。其中包括PLC网关、轴温报警器网关、防滑器网关。这些网关一方面通过各种通信接实现PLC到安全记录仪之间、轴温报警器到PLC之间、防滑器到PLC之间到PLC之间的数据传递，另一方面通过Lon works接及列车总线实现车辆间的信息和命令传递。额定输入电压：直流24V输入电压波动范围：20V27V接线端子：WAGO232-209/026-0，2.5mm2。外形尺寸：160mr A 90m M 42mm安装尺寸：145mr A 63mm，安装螺丝：M44. DL-h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Lon works通讯接。上行Lonworks通讯接负责列车级网络通信，接收列车主机的信息，109并将信息转发给下行Lo nworks通讯模块。下行Lon works通讯接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：20V27V接线端子：WAGO232-209/026-0，2.5mm2。外形尺寸：160mr a 90m M 56mm。安装尺寸：145miiA 63mm，安装螺丝：M4三）环境条件1. 工作环境温度：0C + 50C2.存储温度：一25C + 75C3 .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25C ）。4 .海拔高度： 25m5 .振动：相对于客车的垂向、横向和纵向存在着频率f为1 50Hz的正弦振动，其振动加速度在频率f为1 10Hz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10 50Hz时等于1g。因机车连挂时的冲击，沿机车纵向激起的加速度不大于3g。五系统功能说明（一）电源供电转换功能110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I路”试验II路”1.正常情况下，转换开关置于“自动”位 I路、I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I路供电、偶数号车厢选择1路供电，I路和I路互锁，显示屏显示相应信息，电源指示灯亮。 如果I路有电、I路无电，所有车厢PLC通过检测可自动选择I路供电，负载减半运行，同时在显示屏上提示相应信息。此时如果I路重新供电，则偶数车厢PLC通过检测可重新选择I路供电。 如果II路有电、I路无电，所有车厢PLC通过检测可自动选择H路供电，负载减半运行，同时在显示屏上提示相应信息。此时如果I路重新供电，则奇数车厢PLC通过检测可重新选择I路供电。 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。 在I路、I路都有电，奇数号车厢I路供电、偶数号车厢I路供电的情况下，如果I路（I路）电源出现过压故障，PLC自动转换到另一路电源供电，同时负载减半运行。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。两路供电回路重新供电时，PLC将自动解除保护，转换到原供电回路。 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。111 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。 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。 故障排除后也可以通过转换开关由停止”位转换到自动”位，PLC自动解除保护，转换回原供电回路，通过PLC检测后，负载恢复全载运行。11出现过压故障，恢复正常后，两路供电回路重新供电时，PLC W自动解O除保护转换到原供电回路，恢复全载运行。2 .试验时，可将转换开关置于试验I路”或试验I路”人为选择I路供电或I路供电，此时PLC只进行检测报警，不能进行电源回路的转换。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“回主画面”触摸开关返回主画面，此时画面上出现“ X故障”文字，且背景变为闪烁提示。4. 正常供电时，DC6V电源给温水箱、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，DC110 V电源向照明、车下电源箱控制、轴温报警器、防滑器、水位显示仪等供电。（二）空调机组控制功能112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”1正常情况下，转换开关SA2置于自动”位 电源供电开始后，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，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。 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。 制冷时，强风机发生故障，对应冷凝风机、压缩机停止工作；冷凝风机发生故障时，对应压缩机停止工作；制暖时，弱风机发生故障，对应空气预热器停止工作。 在半冷”或半暖”工况下，压缩机或空气预热器运行时发生故障，有故障的压缩机或空气预热器将停止运行，并自动切换到另一组压缩机或空气预热器启动运行；在全冷”、全暖”工况下，运行发生故障，有故障的压缩机或空气预热器停止运行，保持无故障压缩机或空气预热器继续运行。113 空调机组有故障时，通过按下显示触摸屏上的“停空调”停止空调运行，故障排除后，再按下启空调空调机组重新运行后，PLC通过检测可以重新启动空调机组。 故障排除后也可以通过转换开关由“停止”位转换到“自动”位，空调机组自动转换到自动”运行状态，通过PLC检测后，空调机组恢复运行。 空调“全自动”运行时，空气预热器与客室电热器连动，按下“停电热”可取消连动。连动取消后，客室电热的启停靠手动控制。2 .当空调在自动”位运行时，PLC根据逆变器输出电压和逆变器自身给出的信号判断其工作状态。如果根据输出电压判断逆变器I发生故障，风机、压缩机或预热器停止工作，相应故障指示灯亮，触摸屏显示相应信息；如果根据输出电压判断逆变器H发生故障，则相应故障指示灯亮，空调空调控制部分动作不变。（建议用户将供电和空调转换开关拨到“自动”位运行。）两台逆变器相互热备，当其中一台逆变器自身检测出有故障时（此时逆变器给PLC 一个故障信号），另一台逆变器负责本车供电，这时逆变器给出半载信号，当逆变器给出半载信号时，空调自动减载运行，触摸屏显示相应信息。当逆变器故障恢复以后空调自动重新启动。3. 试验时，可将转换开关置于“试验冷”或“试验暖”，人为选择制冷工况，启动强风、冷凝风机或制暖工况启动弱风。此时PLC只能对空调机组进行监测，不进行保护动作。4. 机组主回路中接有电流传感器，显示触摸屏上可以显示空调机组的运行工况、压缩机或空气预热器运行状况、累计运行时间及电流值，可以显示“制冷”、“制暖”设定温度值。当机组出现过载、过流、缺相及三相不平114衡故障时，显示触摸屏显示故障提示状态，空调故障灯亮，可以按下“回主画面”触摸开关返回主画面。5. 空调机组的压缩机及空气预热器按照累计时间运行，半冷或半暖时累计时间少的机组启动运行，运行2小时后自动转换到另一机组交替运行。累计运行时间多的机组达到9997小时后，同一空调两台机组运行时间同时减去一定时间，保证两台机组累计时间差不变。（四）蓄电池欠压保护功能为保护蓄电池，综合控制柜设蓄电池欠压提示功能，当PLC检测到本车蓄电池电压低于欠压保护设定值时，触摸屏应显示相应故障信息，提示用户。（蓄电池欠压保护功能判断信号有车下电源给出，当蓄电池欠压时，车下电源给出信号切断相应负载）（五）照明控制功能照明控制功能通过转换开关SA4分为半灯”全灯”停止”将SA4置于半灯”使得终夜灯和应急灯工作；将SA4置于全灯”使得终夜灯、半夜灯和应急灯工作。转换开关SA4放置于乘务员室（餐车置于控制柜面板）。（六）轴温、防滑器及车下电源箱状态监视功能通过WG型网关能够将轴温、防滑器、车下电源箱的状态信息送给PLC并在触摸屏上显示。通过主画面上的“本车网络”触摸开关可以查询本车轴温报警器、防滑器及车下电源箱的详细信息。115（七）联网通讯功能代理节点能实现车辆间的通讯。各个车厢的PLC通过代理节点将本车信息、发送给其它车厢的命令传送到列车总线上，供其它车厢调用。本车PLC可以通过代理节点读取列车总线上其它任一节车厢的信息；接收其它车厢发送给本车的命令并执行。（注：PLC上的PORT 的拨动开关置于OFF）六系统操作（一）系统参数设定综合控制柜使用前，必须合理地设定系统参数，否则综合控制柜将无法正常运行，这些参数的设定应该在综合控制柜出厂、装车、车辆编组前进行设定、检验，一经设定不得随意更改。操作步骤：按下“管理界面”触摸开关，调出“密码”画面，按“令”触摸开关调出键盘，密码为“837，”按回车键输入密码再按下“确认”调出“参数设定”画面。在上用手轻触数字显示处，调出“键盘”，利用键盘设定空调机组制冷（压缩机）、制暖（空气预热器）设定值、直流漏电保护值、电池欠压保护值、欠压恢复值、车厢号、车号、空调制冷、制暖设定温度值。输入值确认后按下回车键输入设定值，完成后按下“关闭键盘”触摸开关即可关闭键盘。按下“返回”触摸开关返回密码设定。总电源绝缘保护值出厂时预设为1mA，蓄电池欠压保护值出厂时预设为92V，空调机组制冷（压缩机）、制暖（空气预热器）设定值按照所配合机组型号出厂前设定。116车厢号必须在车辆编组后，运行前按照实际车厢号在触摸屏上设定，全列车辆车厢号不得重复，加车车厢号应依次顺延。例如：正常时最后一节车厢号为17,则加1、加2、加3的车厢号在触摸屏上依次设定为：18、 19、20。空调制冷、制暖温度值可分别设定，但要保证制冷值高于制暖值，制冷、制暖值相差不小于5C。制冷温度值（T1 ）的设定最低不得小于压缩机的低温保护值（20c ）。按下断电源”或不断电源”触摸键。设定完毕后，请将PLC重新上电。（二）供电人工转换、操作按下主画面上的“供电信息”触摸开关进入“供电系统信息”画面。人工强制选择电源供电回路路供电”或宜路供电”可以按下控制”触摸开关，调出电源控制”根据触摸开关上的文字提示人工强制选择丁路供电”或打路供电”此时如果电源停止，且所选择供电回路有电，则选择该路供电；如果正在此路供电则电源继续供电；如果是另一路供电则转换到此路供电。按下触摸开关自动供电”则自动返回PLC默认的供电回路，即奇数车厢I路供电，偶数车厢H路供电。人工强制选择电源供电回路应有特殊原因时使用，使用后如无特殊原因应转换回“自动供电状态。如果电源曾出现故障，确认故障排除后，可以按下“停止供电”或“自动供电”解除故障保护，通过PLC佥测后，重新启动供电。117（三）空调人工转换、操作在主画面，按下“空调信息”触摸开关，进入“空调系统信息”画面。人工强制选择空调工况，可以按下“控制”触摸开关，调出“空调控制”。“空调控制”设有十个触摸键：强风、弱风、半冷、半暖、全冷、全暖、全自动、电热1、电热2、停空调、停电热。这些触摸开关的含义如下：“强风、“弱风，、“半冷”、“半暖，、“全冷，、“全暖，是人工强制空调机组转换到所选择的工况运行，直到选择其它工况、停空调或全自动，此时空调机组处于不受温度控制的状态。“停空调”是停止空调运行。“全自动”是控制空调机组由不受温度控制的状态转换到受温度控制的自动运行状态。此时客室电热与空气预热器连动。“电热1”、“电热2”是启动客室电热器，“停电热”是关闭客室电热器。（四）供电、空调、车下电源运行参数、当前故障查询在主画面按下“供电信息”触摸开关，调出“供电系统信息”，显示出目前电源状态及参数；按下“空调信息”触摸开关切换到“空调系统信息”，显示出目前空调机组状态及参数；按下“逆变信息”触摸开关切换到“逆变信息”画面，显示出目前车下电源转换箱状态及参数；按下“当前故障”触摸开关切换到“当前故障”，显示当前电气系统存在的故障。（五）运行记录、故障记录、故障历史查询118在主画面按下“故障记录”触摸开关，调出“故障记录”，显示最近故障前十分钟、每隔两分钟的电源及空调参数，按下“下翻”触摸开关可依次查看其它故障记录。在“当前故障”画面按下“故障历史”按钮，显示出用电系统最近出现的256个故障；在“主画面”按下“运行记录”触摸开关切换到“运行记录1”，显示出一定时间前电源参数及空调机组参数，按下“下翻”触摸开关可依次查看其它运行记录，运行记录每隔十分钟记录一次，一共18幅；通过触摸屏可以调出3小时以内的各种工作状态和运行参数，正常运行状态时平均每隔10min记录1次，超过3小时后自动刷新；当出现故障时，应能及时记录，并进行提示，通过故障记录可以查看故障前10min以内、每2min间隔的运行参数，用以分析故障原因。（六）监视全列其它车厢状态、控制全列其它车厢按下“全列监控”触摸开关，可切换到“全列监视”画面，只要轻触监视车厢号 数字显示处，调出“键盘”，输入监视车厢号，所监视车厢的信息即可显示出来。按下“监视防滑”显示所监视车的防滑信息，按下“监视轴报”显示所监视车的轴报信息，按下“返回”触摸开关返回。在“全列监视”画面，按下“全列控制”调出“全列控制”画面。根据上的触摸开关及提示，如想控制其它车厢电源转换，可按下电源控制区内触摸开关；如想控制其它车厢空调机组转换工况，可按下空调控制区内触摸开关，触摸开关变黑为选中。按下“取消命令”可以取消选择，确认命令正确无误后，再按下“发送命令”触摸开关向受控车厢发送命令。按下“返回”触摸开关返回。119（七）更改系统时间在主画面上，轻按右上角的时间显示处，调出“时间设定”，上部显示当前时间，在下面的拨盘开关输入正确的日、时、分、秒确认无误后按下右侧的“输入”触摸开关即可将正确的时间输入到PLC中。按下返回”触摸开关返回。七、系统维护（一）PLC单元的维护PLC是一种工业用控制器，为使PLC工作在最佳状态，务必实行日常或定期检查PLC的主要系统部件都是半导体，它含有少数有限寿命的部件，不良的环境条件可导致电气部件损坏，所以必须进行定期维护。维护检验的标准周期是6个月1年。检验项目：1、电源电压是否在20.4V 26.4V范围内，2、环境温度是否在0 55C范围内，3、环境湿度是否在相对湿度1 0%85%范围内且无凝露，4、输入端电压是否在20.4V 26.4V范围内，输出端电压不高于AC250V5、所有单元安装是否可靠，接线是否牢固，接线螺丝有否松动，连接电缆有否磨损。PLC的外壳为塑料制品，工作中防止机械冲击及油污等化学物品的腐蚀。PLC的程序及内部数据主要靠锂离子电池保存，电池的使用寿命为：120自PLC出厂时起5年，5年后应及时更换电池，电池的型号为：CPM2A-BAT01 。O（二）显示触摸屏的维护显示触摸屏为液晶显示屏，使用过程中防止表面与硬、尖锐的物体接触以免损伤。如果显示触摸屏脏得难以看清，请用一柔软干布擦拭显示触摸屏。如果特别脏，用干布擦除赃物可能损伤面板表面。在这种情况下，用含中性洗涤液的湿抹布绞干后擦拭显示触摸屏。为确保显示触摸屏始终能在最佳状态下使用要进行定期维护工作。正常的环境下，维护检验的标准周期是8个月到1年。检验项目：1、电源电压是否在20.4V 26.4V范围内2、环境温度是否在0 50C范围内，3、环境湿度是否在相对湿度35% 85%范围内且无凝露，4、所有单元安装是否可靠，接线是否牢固，接线螺丝有否松动，连接电缆有否磨损。更换背灯：在正常的条件下，背灯保证可使用250小时，当显示中的背灯变暗并且画面不易读时，更换背灯。可更换的背灯型号为：NT31C-CFL01更换电池：显示触摸屏使用锂电池保存内容。在25C的环境温度下使用显示触摸屏，电池的寿命大约为5年，如果环境温度高于25C，那么电121池的寿命就会缩短。建议根据客车运行环境提前更换电池以免造成损失。在以下情况下必须更换电池1、2、3、新电池已装了 5年。当运行为桔黄色（工作期间）或为红色（停止工作）显示触摸屏上电或重新启动时显示“电压太低”信息。可更换电池的型号为：3G2A9-BAT08 。（三）WG型网关的使用维护1、如果修改PLC的本车车厢号，网关须重新上电才能正常工作。2、如果LSV指示灯闪烁，表明通信故障，但不影响PLC正常工作。处理方法如下： 检查同列车中是否有车厢号重复的现象。如果有，请先断电，然后拔下网关的连接器LJ1；然后PLC上电，修改车厢号后断电，再插上LJ1,重新上电。 检查接线是否正确，接线是否有短路现象。 检查列车网络线是否有短路、开路、对地绝缘不良现象。 检查供电电源是否正常。 更换网关。（四）故障处理PLC本身具有故障诊断、预告功能，出现故障后根据提示及时检查，122确认故障清除后，按照操作说明重新启动电源、空调。保质期：自出厂日起，十八个月。123