摘要：随着现代科学技术的发展，应用微机技术在工业自动化、工业智能控制以及民生中被广泛应用，它具有高效、精确和人性化等显著特点。我国在发展电气化铁路之前主要使用的为蒸汽、内燃机车，其中内燃机车主要是应用干线客、货运以及站场调车的交直流电传动机车。然而传统的内燃机车由于使用年限增长，车况每况愈下，尤其是机车电气控制系统故障更为频繁，而配件供应却日见短缺。因此，改造该型机车电气控制系统显得甚为急迫。应客户的需求，用编程控制器对机车电气控制系统进行了改造，效果非常理想。基于此，本文首先对市政道路桥梁施工质量问题分析进行了概述，详细探讨了加强市政道路桥梁施工技术应用，旨在有效地提高机车的使用效率。
关键词：计算机技术；内燃机车；电气控制系统；应用
随着高速重载干线铁路网的大规模建设，作为干线铁道最重要也是最关键牵引动力的机车，它除了应具备先进性、稳定性和低维护性外，还应满足动力强劲、平稳快速、低噪节能的要求，而机车控制技术直接决定了机车的运行性能，尤其关系到列车的安全正点、高效低耗，是整个机车的核心所在，随着电力电子技术以及计算机控制技术的发展，机车早期采用的机车内燃机系统己被电气控制系统技术逐步取代。
1 编程控制器简介
编程控制器（Programmable Controller），简称PC，以极高的可靠性，极强的适用性，灵活方便的可控性以及较高的性能价格比而被广泛地应用于工业控制的各个领域。根据机车电气控制系统的特点，替代车上继电器、预热锅炉自控器、以及绝大部分接触器的辅助触点，需要控制输入50 点、输出39 点的可编程控制器。采用日本三菱公司生产的FX2- 80MT 编程控器，其有输入输出各40 点，再加一个具有输入16 点的FX16EX 扩展模块，基本满足了该型机车改造需要。
2 PC 控制的机车电气控制系统
内燃机车PC 改造结构框图如图1 所示：
图1 内燃机车PC 改造结构框图
2.1 操纵、控制、检测电路的改造
操纵、控制、检测电路主要是由机车各类开关、司机控制器、柴油机调控伺服机构、变扭器方向转换接触传感器、温度控制器、压力控制器等组成，是PC 的输入回路。由于在原操纵、控制、检测电路中是127V 直流控制电路，改造后成为24V 直流电路，并且电流方向也改变，因此，原控制电路中二极管方向亦须根据需要进行调整。
2.2 主机———即 PC 基本单元和扩展单元之间连接
PC 基本单元和扩展单元为改造电路的核心，将扩展单元的内置扩展电缆牢固地连接到基本单元的对应插座上，把两者的24V 端子、SG 端子用2mm2 以上电线可靠连接，实行第三种接地，但是，绝对不能与强电系统公共接地。
2.3 控制电源选择
24V 控制电源为PC 主机、编程器、功放隔离电路供电。在机车工作环境比较恶劣，环境温度0～50℃时，机车发动一瞬间，主电路电压能够骤降至60～70V，但当辅助发电机在故障发电时，电压可骤升至160～200V，这就要求控制电源在输入电压为60～200V 直流电流时，必须保证输出电压在24±8V范围内。PC 主机及扩展单元功耗为560mA，而功放隔离电路中驱动每个固体继电器需输出20mA 电流，共800mA，再考虑留出3～5 倍的安全保险系数，此电源要求不应小于170W，所以，采用24V 直流电/8.4A/200W稳压电源。
2.4 接口电路简介
（1）编程器
用来向主机输入程序、监视程序运行、调试修改程序或作为PC 向外设输出程序和数据的接口。
（2）功放隔离电路
主要由固体继电器组成，作用有两个，一是将PC 主机输出功率放大；二是用固体继电器输入输出的光电耦合，将24V控制电路和127V 主电路分开，以防127V 高压电串入24V 低压控制电路将PC 烧坏。
2.5 主电路组成
127V 主电路电源和执行电路，包括蓄电池、各种电机、各类接触器及电磁阀等，它们功能发挥作用时，均受PC 控制。
3 硬件电路设计以及程序调试
机车控制电路较为繁琐，根据机车实际情况，把有联锁关系的电路纳入了PC 控制电路，而把具有单一条件的控制电路予以保留。这样，既可提高控制电路可靠性，又能使电路尽量简单。下面就该型机车电控系统中，预热锅炉的可编程控制器控制电路、程序设计梯形图加以简介。
3.1 预热锅炉可编程控制器控制电路
如图2 所示：
图3 内燃机车预热炉PC 控制梯形图
3.3 机车PC 电控系统改造出现的问题
（1）稳压电源
24V 稳压电源是模块式电源，电压精度较高，但在机车起动瞬间，有时不能满足供电要求，所以，在电源输出并联了大容量电解电容，使问题得以解决。
（2）采样电路
预热锅炉自控器用PC 替代后，用一个开关电路，通过光敏电阻阻值变化，使采样输入电路X53、X55 状态发生变化，从而控制预热锅炉的点火电路。使预热锅炉点火电路工作时间由原来的5～10s，缩短到1s 左右，实际效果很理想，减少了点火震荡电路发生故障频率。
（3）放大电路
用PC 改造机车电路后，由于其驱动能力有限，必须通过功率放大电路，同时，也起到24V 控制电路与127V 主电路之间隔离的作用。将4 个固体继电器固定在一块电路板上，控制4 路输出，共用一个1A 的保险，在每一输出回路都设置了发光显示二极管，使故障查找更加直观简单。
（4）电气控制柜
用PC 硬件接线电路比较简单，但在每次通电之前，必须测量24V 回路和127V 回路是否连通，如有连通，一定要查出故障，才能通电，否则，可能烧坏PC。
（5）辅助发电机
用PC 改造辅助发电机励磁回路，设计成机车起动5s 后，电压调整器才投入工作，发电机输出电压用T834 型过压信号检测器进行检测，如发电机输出电压超压，T834 将向PC 发出信号，PC 将切断励磁控制接触器的供电电路，从而，切断了发电机的励磁电流，起到了过压保护作用。
4 使用效果及经济效益
用PC 改造大庆乙烯17404 机车之后，电气控制电路故障率大幅减少。同样，对荆门石化炼厂17039 机车改造后，也达到了预期良好的效果。如委托有关厂家改造，需进口机车电气控制系统，每台报价大概在14 万～16 万元之间，而自主开发，只用5 万元即可改造投用，可见其经济效益十分可观。
5 结束语
改造后系统特点：（1）电器动作可靠、速度快、时间精度高；（2）打破了传统的继电器逻辑控制方式，取消了原电路中的各类继电器及接触器的辅助触点，简化了机车上电器元件的结构；（3）电器元件工作电压由原来的127V 改为24V，通过的电流也降为mA 级，增加了司乘人员操作的安全性，根除了因电流过大灼伤触点，造成的各种电器故障，电控元件的寿命提高了数十倍以上；（4）电路逻辑控制变为程序控制，具有较大的灵活性和可扩展性，保护性能更强；（5）可靠性高，能适应高温、冲击、震动、电磁干扰等恶劣的作业环境；（6）指令信号的采集，采用并联输入方式，并有输入信号指示，故障查找方便快捷；（7）采用程序控制机车的自动换档和超速保护精度高，电路结构得到了简化，且可以根据用户要求，实现整定值在允许的范围内的可全过程控制。可编程控制器的应用范围几乎可以覆盖所有工业企业，同时，也可应用于旧的工业设备改造中，相信在不久的将来，会得到更加广泛地普及与应用。
参考文献：
[1]庄程程. CKD9B型内燃机车电气传动系统及辅助柜设计[D].大连交通大学，2016.
[2]蒋斌鹏. 基于内燃机车电气控制系统的研究及改进设计[D].西南交通大学，2016.
论文作者:陈俊杰,谭志勇,隋岩欣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/5
标签：机车论文; 电路论文; 控制电路论文; 电气论文; 控制系统论文; 电压论文; 继电器论文; 《基层建设》2018年第36期论文;