铁路发电车供配电装置微机监控研究

王志新, 张砚樵

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 063000

摘要：本文研究了当前铁路发电车控制仪表监控系统、继电器接触器控制等，工作人员劳动强度大、维护工作量大、不可靠等问题，提出了一种基于链路系统的铁路发电车微机监控系统，结合某电机公司监控系统的总体方案，给出了对发电车供配电设备进行微机监控的解决方案，该系统可实现对发电机车供电系统和柴油发电机组的自动监控，这有助于CC-Link现场总线技术在其他领域的应用，以此来降低人员劳动强度，降低设备故障率。

关键词：铁路发电车；供配电装置；微机监控

资料表示，铁路客车结构（例如25G、25A等车型），以及受机车牵引类型（柴油机车牵引）的限制。现阶段，铁路空调列车的主要供电方式是我国的电车供电，车上安装了三台300kW的柴油发电机组，由柴油发动机发电厂（发电机车）提供动力，为列车提供600 kW 的电能。目前，柴油发电机组使用仪表监控系统和继电器接触器控制，一方面由于控制系统的触点较多，且长时间通过的大电流，在运行过程中不可避免地会缩短系统的寿命，导致需要大量维护工作，可靠性能变差，而且很难找到故障问题。同时，为了保证车辆的安全行驶，测量仪器的监控方式不能自动记录相关数据，《客车三机接触器维修操作规程》规定，发电车辆在运行过程中必须按小时记录数据，每列列车的单程旅行时间计算如，需要在12到13个小时的单次往返行程中记录近700个数据，增加了操作员的工作量。铁路发电车微机监控系统基于某品牌电机的控制与链接系统，实现对发电机供电系统和柴油发电机组的自动监控，工作人员的劳动强度大可以减少，降低设备故障率。本文主要利用CC-Link总线技术，来说明如何实现一种铁路发电车供配电设备的微机监控方法。

一、微机监控系统的总体方案

该系统由四部分组成，例如柴油发电机组监控模块、主站模块、上位机、配电监控模块。其中，配电监控模块由三组组成，每组分别由AE2000-SAW断路器、BIF-CON模块BIF-CC模块。为主站输入模块（QX42）分配控制的1、2、3号柴油发电机组提供外接电源和配电。同时，可从上位机采集并显示有效功率、功率因数、瞬时电流、电压等参数。

二、微机监控系统硬件设计

铁路发电车微机监控系统的总体方案应用CC-Link技术来实现，该系统由配电监控模块、柴油发电机组监控模块、主站模块、上位机、冷却风扇控制模块五部分组成。首先，配电装置监控模块。供电系统外部供电开关选用作为AE2000-SWA低压断路器，CC-Link网络和AE-SW低压断路器的接口，是AE-SW的CC-Link接口模块（BIF-CC）。CC-Link的子站，远程控制电力系统电流、电压、功能，以及AE-SW低压断路器，是通过连接接受并实现对主站的监控。其次，主站模块。CC-Link模块QJ61BT11被主站Q02HCPU模块扩展后，专用电缆FANC-SB通过CC-Link现场总线线路衍生现场总线，现场总线线路网络完全分布式形成。选择主站CPU与上位机，进行串口通讯（RS-232C），上位机应用软件设计使用基于PC平台的GT Designer2软件完成。第三，柴油发电机组监控模块：选用扩展模块（FX2N-4AD、FX2N-48MR）和三台机组PLC，实现对三台柴油发电机组的控制。选用FX2N-32CCL，3台PLC之间使用485BD连接实现N:N网络连接，同时实现与CC-Link网络的连接。这样，可以单独控制三台柴油发电机组或在主站对其进行监控。第四，冷却风扇控制模块：选择复合模块远程AJ65SBTB1-16DT来控制冷却风扇。

三、供配电装置微机监控系统的设计

控制系统设计基于CC-Link现场总线网络，包括软件设计和模块配置两部分。1号柴油发电机组供配电装置微机监控系统通信地址分配如表1所示，说明设计的关键技术和一般过程的示例是1柴油发电机组。

（一）模块配置与连接

站号设置开关“00”是QJ61BT11N 设置模块主开关，模式设置/传送速度开关“0”，站号设置开关“01”为设置单元1号机组的 BIF-CC 模块从开关，用 CC-Link专用电缆连接，传送设置速度模式切换到“0”。

表1  1号柴油发电机组供配电装置微机监控系统通讯地址分配情况

项目	内容	地址
输入用I/O	SHT（分励脱扣装置）驱动	X20
	CC（合闸线圈）驱动	X21
输出用I/O	电流过载检出	Y40
	漏电预报警	Y41
1，2，3相负载电流瞬时监视	发送数据RWw	D300-D303,D310-D313,D320-D323
	接收数据RWr	D500-D503,D510-D513,D520-D523
	测量输出数据	D600-D601,D610-D611,D620-D621
1-2，2-3，1-3线电压瞬时监视	发送数据RWw	D330-D333,D340-D343,350-D353
	接收数据RWr	D530-D533,D540-D543,D550-D553
	测量输出数据	D630-D631,D640-D641,D650-D651
有效功率瞬时监视	发送数据RWw	D360-D363
	接收数据RWr	D560-D563
	测量输出数据	D660-D661
有效功率因数瞬时监视	发送数据RWw	D370-D373
	接收数据RWr	D570-D573
	测量输出数据	D670-D671

（二）PLC编程

基于PC平台的GX-Developer编程软件可以使用PLC控制系统程序进行编译，调试通过PLC进行RS-232通讯口输入，缩短调试效率，提高编程周期。网络参数等软件设置还可以通过Q系列PLC实现。

1.软件设置程序

站点信息、网络参数/自动刷新参数、远程设备站点初始设置三个方面，是1号柴油发电机组供配电装置计算机监控系统的软件设置内容。1号柴油发电机组配电设备计算机监控系统设置的自动刷新参数/网络参数如表2所示。

2.序列程序设计

PLC顺控程序P-5的编程，可以基于PC平台的GX-Developer软件完成。在程序初始化阶段，在相关的数据寄存器中PLC要发送给BIF-CC模块的测量项目，被预先存储辅助数据和设置命令，索引寄存器Z0被复位。在程序循环扫描阶段，初始化远程设备站，首先检查主站和从站是否连接正确，并利用每次循环扫描时变址寄存器Z0的值变化写入PLC。与BIF-CC 模块不同的数据，测量项目和读取命令的附加数据，相关测量项目的测量数据同时读取。

表2   1号柴油发电机组供配电装置微机监控系统的网络参数/自动刷新参数

设置内容	设置数据
模式设置	远程网络Ver1.1模式
远程输入（RX）刷新软元件	X100
远程输入（RY）刷新软元件	Y100
远程寄存器（RWr）刷新软元件	D0
远程寄存器（RWw）刷新软元件	D100
特殊继电器（SB）刷新软元件	SB0
特殊寄存器（SW）刷新软元件	SW0
重试次数	3
自动恢复个数	1

参考文献：

[1]丘明,秦海洋,郭梅,李晓静,陈浩.发电车康明斯柴油机消音器组成的更新改造[J].内燃机与配件,2021(03):58-59.DOI:10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021.03.025.

[2]罗世民.铁路发电车微机监控装置总体方案设计及关键技术研究[J].制造业自动化,2012,34(17):97-100.

[3]罗世民.铁路发电车供配电装置微机监控的实现方法[J].华东交通大学学报,2012,29(02):83-87.