逻辑控制单元(LCU)在机车上的应用.docx

第四节 逻辑控制单元（LCU）在机车上的应用一、什么是LCULCU是英文logical control 的缩写,中文叫逻辑控制单元。LUG相当于可*程控制器PLC,是进年来用在新型电力,内燃机车上的一种可*程逻辑控制器件。它在电力机车上的作用．主要就是取代传统机车上原有的时间继电器、中间继电器等低压电器和大皿的迂回线路，实现机车控制系统无触点控制，从而提高机车电气控制线路的可靠性。其内部核心是单片机，主要由主机板、电源板、输入板、输出板等所组成。Lcu利用现代电力电子技术和微计算机技术构成无触点控制电路，其本身就是一个微机控制系统，带有自己的CPU（中央处理器）、输入输出接口以及与输入输出接口相配套的输入输出转换电路。这种器件具有直接输入直流100v信号、输出大电流驱动负载的能力，因而具有控制方式灵活、编程方便、布线直观、检修条理清晰等特点，另外，它采用无触点输出控制方式，解决了原有系统在强振动环境下的不可靠问题。LCU与一般工业用的可编程控制器PLc有一些区别。例如：(l）机车电子装置必须符合TB/T1394《机车动车电子装置》的要求。而一般的PLC很难满足这一标准要求。简单地说，一般的PLc无法适应机车的工作环境，也无法满足机车控制系统的技术要求。而电力机车逻辑控制单元Lcu符合TB/TI394《机车动车电子装置》的要求，其结构组成符合高速列车硬件规范。（2）根据IEc标准，一般PLc的工作电压为Dc24v或AC220v，直流输出点的负载能力较低。而电力机车控制电压为Dc110v，且负载电流比较大二、LCU的优势传统的机车控制电路由主令电器、各种功能的继电器、接触器、转换开关、保护电器以及电源等主要部件组成，其中继电器就有中间继电器、时间继电器、电压继电器、电流继电器、油流继电器、压力继电器等。继电器控制电路的原理和结构都比较简单，应用成熟，但继电器控制方式的可靠性比较差，控制功能少，不能随意变更控制功能，且布线工作量很大，接线十分复杂，当需要变更控制功能时，需重新布线，控制系统的通用性与灵活性差。更为严重的是，当机车速度达到120km/h以上时，由于机车震动加剧，继电器触点的振动也随之增大，容易造成控制电路误动作而引发李故。另外，由于电器柜体积比较大，车体内走线员既多且繁，整个控制系统重量大，不利于高速电力机车对降低轴重的要求。通过对采用了LCU取代电力机车继电器控制电路的分析后可知，LCU与传统的继电器控制方式相比，有如下优势：（1）Lcu盯涵百采用大规模集成电路技术、外部琏线少，可靠性高，抗干扰性能好，逻辑功能强、功耗低、速度快、精度高。(2）可以利用软件编程来完成控制任务，故对变更电力机车的控制或对不同的机车，可以方便地通过修改程序来满足控制要求，即容易实现“柔性控制”。这样不仅给机车控制系统的设计带来方便，而且可大大简化机车组装布线、检验及维修工作。(3)Lcu的硬件结构为通用型模块设计，可根据不同对象进行组合和扩展，以满足不同控制要求，具有很大的灵活性和可扩展性，不仅可在电力机车上应用，也可以在电传动内燃机车及其它继电器控制电路中应用。所以LCU具有较大的应用价值。三、LCU在国产机车控制电路中的应用国产电力机车均采用传统的屏柜形式安装控制电器，除了个别分散的继电器外，中间继电器与时间继电器均集中在低压电器柜，所以在用LCU实现继电器的功能时，在结构上容易实现与原控制的兼容。SS9、SS7D、SS7E型电力机车及DF8B型内燃机车是我国新型的国产机车，在控制电路中采用逻辑控制单元（Lcu）取代机车上传统的继电器有触点控制电路，可以克服继电器控制电路的不足，适应机车微机控制技术不断发展的需要。韶山系列电力机车的几种主型机车的继电器电路参数如表6另外，电力机车继电器电路的负载情况是比较复杂的，除上表所列的三相接触器和主断路器外，实际机车上作为继电器触头的负载还有电空接触器及电空阀等，不仅负载电流比较大，线圈带载开关所产生的感应电压峰值可达1kv以上，因此，对LCU的可靠性及抗干扰性擦出了很高要求。国产电力机车上的辅助电机都是采用三相交流异步电动机，而这些三相交流异步电动机是通过三相交流接触器进行控制的。由于三相交流接触器型号的不同，其控制电流变化很大。电空阀与电空接触器的线圈控制电流虽然只有0.12A，但由于线圈有13000匝，所以在线圈开断时感应出的干扰电压可高达L3kv，对机车微机控制系统和电子线路形成极大的危害。因此，要求LCU不仅能够适应机车恶劣的工作环境，并且应该具有抗干扰性能好等特点。由于各型机车的LCU结构、组成、功能相近，下面以55：和559型电力机车为例介绍LCU在机车控制电路中的具体应用。1. SS8型电力机车的Lcu系统SS8型电力机车的无触点控制电路是从韶山系列电机机车传统的有触