專利名稱：內(nèi)燃機車水電阻測功系統(tǒng)微機監(jiān)控裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機車水阻試驗對其測功系統(tǒng)進行微機監(jiān)控的裝置。
公知的內(nèi)燃機車水阻試驗測功系統(tǒng)目前均采用人工控制，這種方法的主要缺點是，隨著測功系統(tǒng)水溫變化和內(nèi)燃機車元器件參數(shù)調(diào)整，給定的電流將隨之變化，尤其是在給定大電流時，水溫急劇上升，使水電阻急劇減小，引起給定電流也急劇變化，即使專人控制測功系統(tǒng)且技術(shù)十分熟練，也很難保持給定電流不變，從而造成試驗誤差大、穩(wěn)定性不好，影響了試驗質(zhì)量。另外，公知的《內(nèi)燃機車》87年6期“東風(fēng)4型機車水電阻測功裝置的計算”介紹，測功系統(tǒng)水電阻溫度保持在60℃～80℃范圍內(nèi)為宜，而目前此溫度均由人工控制，具有操作不便、控制精度差等問題，未能使測功系統(tǒng)發(fā)揮出最大容量。
本發(fā)明的任務(wù)就是提供內(nèi)燃機車水阻試驗時對測功系統(tǒng)進行最優(yōu)控制的微機監(jiān)控裝置及方法。
本發(fā)明的內(nèi)燃機車水電阻測功系統(tǒng)微機監(jiān)控裝置的特征是微機監(jiān)控裝置根據(jù)給定的內(nèi)燃機車負(fù)載電流值通過閉環(huán)控制來自動調(diào)節(jié)水電阻測功系統(tǒng)中活動極板的升降，使電流保持不變;另一方面，根據(jù)檢測到的水電阻測功系統(tǒng)中水溫、水位信號，按最優(yōu)邏輯控制表達式控制相應(yīng)的執(zhí)行元件，使水電阻溫度始終保持在60℃～80℃范圍內(nèi)和水阻槽滿水位的最優(yōu)狀態(tài)。
本發(fā)明與公知的內(nèi)燃機車水電阻測功系統(tǒng)采用人工控制相比，具有以下明顯優(yōu)點A.水阻試驗時內(nèi)燃機車給定的負(fù)載電流進行閉環(huán)自動控制，保持不變，因此便于觀察和調(diào)整內(nèi)燃機車各項參數(shù)，使得試驗精度提高。
B.測功系統(tǒng)水電阻始終工作在最優(yōu)狀態(tài)，可獲得較低且較穩(wěn)定的電阻率，因此電流調(diào)節(jié)平穩(wěn)，測功系統(tǒng)能發(fā)揮出最大容量。
C.能自動檢測、顯示功率，避免了公知的水阻試驗需人工計算功率。
D.測功系統(tǒng)完全實現(xiàn)自動控制，因此減輕了試驗人員勞動強度。
本發(fā)明的監(jiān)控裝置對公知的水阻試驗原設(shè)備不需改動，僅通過轉(zhuǎn)換開關(guān)S3可實現(xiàn)微機監(jiān)控或原人工控制的轉(zhuǎn)換，因此具有成本低、可靠性高等優(yōu)點，便于用戶接受。
本發(fā)明的微機監(jiān)控裝置的特征可從下列實施例的附圖中清楚地說明。


圖1 為本發(fā)明的硬件組成框2 為本發(fā)明電路3 為本發(fā)明的主模塊程序框圖。
圖4 為本發(fā)明的測功系統(tǒng)電流閉環(huán)自動控制模塊程序框圖。
圖5 為本發(fā)明的測功系統(tǒng)水電阻優(yōu)化控制模塊程序框圖。
由圖1所示，本發(fā)明的監(jiān)控裝置硬件部分主要單片機、Ⅰ/O擴展接口、存貯電路、采樣電路、光電隔離驅(qū)動電路等組成。由圖2可更清楚的看到，當(dāng)進行內(nèi)燃機車水阻試驗時，通過監(jiān)控裝置上的鍵盤給定電流值和命令后，監(jiān)控裝置從分流器R上取得電流采樣信號，經(jīng)過由U4構(gòu)成的前置處理電路處理后送入由U2組成的A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入微機。微機將給定值與采樣值進行比較處理，將送出的控制信號通過由固態(tài)繼電器SSR構(gòu)成的隔離電路來驅(qū)動測功系統(tǒng)活動極板升降拖動電機MI正反轉(zhuǎn)換向接觸器的線圈Q1和Q2，即可實現(xiàn)測功系統(tǒng)活動極板的升降，也就實現(xiàn)了電流大小控制，從而保持給定點電流不變。當(dāng)需要檢測顯示內(nèi)燃機車功率時，通過監(jiān)控裝置上的鍵盤發(fā)出命令后，監(jiān)控裝置首先從R上取得電流采樣信號，經(jīng)過由U4構(gòu)成的前置器處理后送入由U2組成的A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入微機，然后監(jiān)控裝置從分壓器R29、R30上取得電壓采樣信號，送入由U3組成的A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入微機，微機將采樣到的電流值與電壓值相乘，并經(jīng)數(shù)字處理后送到顯示區(qū)，實現(xiàn)功率顯示。
本發(fā)明的監(jiān)控裝置對測功系統(tǒng)水阻槽身上安裝的進水溫度繼電器K1、出水溫度繼電器K2和水位繼電器K3的開關(guān)量信號進行定時中斷查詢，并根據(jù)水電阻最優(yōu)工作狀態(tài)時的執(zhí)行元件動作真值表(見表1)建立進水電磁閥T3和循環(huán)水泵M3的控制邏輯表達式，即X＝a+bc、y＝bc，從而保證水電阻工作在水阻槽進水溫度≥60℃，出水溫度≤80℃，始終注滿水的最優(yōu)狀態(tài)。監(jiān)控裝置對測功系統(tǒng)水阻槽身上安裝的極板上下限位開關(guān)S1和S2的開關(guān)量信號響應(yīng)中斷后，一方面送出報警顯示信號經(jīng)SCR組成的隔離電路驅(qū)動報警器DL和顯示器H＜，另一方面置Q1和Q2為零態(tài)，使測功系統(tǒng)活動極板停止，防止極板越界發(fā)生短路或飛弧的嚴(yán)重事故。
本發(fā)明的監(jiān)控裝置軟件部分均采用模塊編程法，主要有主模塊、采樣模塊、顯示模塊、參數(shù)檢測顯示模塊、故障報警急停處理模塊、測功系統(tǒng)電流閉環(huán)自動控制模塊、測功系統(tǒng)水電阻優(yōu)化控制模塊等。其中故障報警急停處理模塊為最高優(yōu)先級中斷執(zhí)行方式模塊，測功系統(tǒng)水電阻優(yōu)化控制模塊為定時中斷查詢執(zhí)行方式模塊。典型的主要模塊特征可從實施例的附圖中清楚地說明。
圖3表明了本發(fā)明的微機監(jiān)控裝置主控程序。如圖3所示，程序開始，首先對8031的INT0中斷，T0定時中斷、P1口、8155(1)、8155(2)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初始化，此后進入鍵盤和顯示管理，即通過鍵掃描，當(dāng)按下數(shù)字鍵時，調(diào)顯示模塊，當(dāng)按下功能鍵時轉(zhuǎn)相應(yīng)的功能模塊。
圖4表明了本發(fā)明的微機監(jiān)控裝置對測功系統(tǒng)進行電流閉環(huán)自動控制過程。如圖4所示，程序開始后，首先對8031的P1口及數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初始化，此后進行電流采樣，為防止干擾，提高采樣精度和可靠性，對采樣結(jié)果進行數(shù)字濾波，然后將采樣值與給定值進行比較，當(dāng)采樣值大于給定值時，微機發(fā)出活動極板上升信號，當(dāng)采樣值小于給定值時，微機發(fā)出活動極板下降信號，當(dāng)采樣值等于給定值時，微機發(fā)出活動極板停止信號，從而實現(xiàn)了活動極板根據(jù)給定電流值自動調(diào)節(jié)，以保持電流不變。在活動極板變更工作狀態(tài)時，采用軟件延時方法，以保證其可靠換向。
圖5表明了本發(fā)明的微機監(jiān)控裝置對測功系統(tǒng)的水電阻進行優(yōu)化控制過程。如圖5所示，微機響應(yīng)T0定時中斷后進入中斷服務(wù)程序。首先關(guān)中斷，保護現(xiàn)場，然后查詢測功系統(tǒng)進出水溫度繼電器和水位繼電器狀態(tài)，得到相應(yīng)的開關(guān)量信號，經(jīng)邏輯運算，得到按表1建立的邏輯式x和y，并用x和y分別控制測功系統(tǒng)中的進水電磁閥T3和循環(huán)水泵M3。最后恢復(fù)現(xiàn)場，開中斷并返回。
權(quán)利要求
1.一種采用微機控制內(nèi)燃機車水電阻測功系統(tǒng)的裝置，包括(1)用于對測功系統(tǒng)進行程序控制的微機系統(tǒng)；(2)用于輸入數(shù)據(jù)和控制命令的鍵盤；(3)用于顯示給定值和采樣值的顯示器；(4)用于驅(qū)動水電阻測功系統(tǒng)執(zhí)行元件的光電隔離驅(qū)動器；其特征是該裝置還包括(5)用于對水電阻測功系統(tǒng)進行電流閉環(huán)自動控制和檢測顯示的電流、電壓、功率而設(shè)置的電流、電壓采樣電路；(6)用于對水電阻測功系統(tǒng)進行優(yōu)化控制而設(shè)置的水阻槽進出水溫度及水位的采樣電路；(7)用于故障及預(yù)防事故發(fā)生的報警顯示器。
2.一種采用微機控制內(nèi)燃機車水電阻測功系統(tǒng)的方法，其特征在于(1)微機監(jiān)控裝置通過鍵盤給定內(nèi)燃機車負(fù)載電流值后，從電流采樣電路取得電流采樣信號，經(jīng)處理放大后由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入微機，微機將采樣值與給定值進行比較和處理，根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出水電阻測功系統(tǒng)中活動極板升、降、停控制信號;(2)微機監(jiān)控裝置通過在水電阻測功系統(tǒng)中水阻槽壁上安裝的進出水溫度繼電器和水位繼電器得到相應(yīng)的開關(guān)量信號，經(jīng)邏輯運算，得出按“水電阻最優(yōu)狀態(tài)執(zhí)行元件動作真值表(表1)”所求得的邏輯控制方程式，分別控制水電阻測功系統(tǒng)中的進水電磁閥和循環(huán)水泵。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃機車水電阻測功系統(tǒng)的微機監(jiān)控裝置及方法，其特征是微機監(jiān)控裝置根據(jù)給定的內(nèi)燃機車負(fù)載電流值通過閉環(huán)控制來自動調(diào)節(jié)水電阻測功系統(tǒng)中活動積板的升降，使電流保持不變；另一方面，根據(jù)檢測到的水電阻測功系統(tǒng)中水溫、水位信號，按最優(yōu)邏輯控制表達式控制相應(yīng)的執(zhí)行元件，使水電阻溫度始終保持在60～80℃范圍內(nèi)和水阻槽滿水位的最優(yōu)狀態(tài)。本系統(tǒng)同時能夠檢測顯示內(nèi)燃機車的電流、電壓、功率以及故障報警顯示，急停處理。
文檔編號B61C15/00GK1108605SQ9411168
公開日1995年9月20日 申請日期1994年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月18日
發(fā)明者趙輝 申請人:成都鐵路機車車輛廠