微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)的輸入輸出電器柜設(shè)計(jì)及施工分析

郭振東（中車大同電力機(jī)車有限公司，山西　大同　037038）

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微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)的輸入輸出電器柜設(shè)計(jì)及施工分析

郭振東
（中車大同電力機(jī)車有限公司，山西大同037038）

摘要：文章以機(jī)車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)搭建項(xiàng)目的任務(wù)來源入手，從柜體三維設(shè)計(jì)、布線設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等幾個(gè)方面，著重闡述了平臺(tái)所用輸入輸出電器柜的設(shè)計(jì)方法及施工過程，可為其它屏柜的設(shè)計(jì)施工提供一些參考。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)；柜體設(shè)計(jì)；元件布置

1　引言

網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是機(jī)車研發(fā)制造中技術(shù)含量高、難度大、分量重的關(guān)鍵技術(shù)，也是機(jī)車制造企業(yè)的核心競(jìng)爭力所在。目前，國外如西門子、阿爾斯通、龐巴迪等處于機(jī)車控制領(lǐng)域領(lǐng)前地位的大公司，都有自己的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，因此，為在國內(nèi)外市場(chǎng)中保持一定的競(jìng)爭力，開發(fā)先進(jìn)的機(jī)車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)顯得尤為重要。根據(jù)試驗(yàn)平臺(tái)綜合設(shè)計(jì)要求，需要開發(fā)一套輸入輸出電器柜，主要包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電器柜、模擬輸出設(shè)備電器柜和模擬輸入設(shè)備電器柜，用以安裝試驗(yàn)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、外圍模擬設(shè)備，承擔(dān)試驗(yàn)平臺(tái)輸入輸出管理、網(wǎng)絡(luò)配置、電源分配等功能。本文著重介紹了控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)用輸入輸出電器柜的設(shè)計(jì)及施工過程。

2　研制過程

輸入輸出電器柜的開發(fā)主要包括了電器柜三維模型設(shè)計(jì)、各種電氣設(shè)備的采購安裝以及電器柜布線與調(diào)試。

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)平臺(tái)需要的三個(gè)電器柜是以標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜為參考模型運(yùn)用三維軟件CATIA進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)的，這樣設(shè)計(jì)的電器柜既符合國際標(biāo)準(zhǔn)又具有自己的特色，更充分滿足了本次項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求。整體設(shè)計(jì)上，三個(gè)電器柜尺寸均為600×600×2000mm，柜頂均配有風(fēng)扇加強(qiáng)散熱，柜下均安裝滑輪方便搬運(yùn)，從外觀上相互保持了一致性；其中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電器柜和模擬輸出設(shè)備電器柜采用了透明玻璃門，方便觀測(cè)指示燈狀態(tài)，模擬輸入設(shè)備電器柜采用了鋼板門，便于開孔安裝設(shè)備，這又使得它們各自具有獨(dú)特性。下面以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電器柜為例具體介紹其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電器柜主要用來安裝網(wǎng)絡(luò)模塊，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采購周期長，決定了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架后便要對(duì)其進(jìn)行采購，最終選擇的Selectron公司網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，主要包括主處理單元、輸入輸出模塊、網(wǎng)關(guān)及數(shù)據(jù)線等附件。根據(jù)機(jī)車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)電氣原理圖及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑢⒕W(wǎng)絡(luò)模塊分層安裝在柜內(nèi)，這樣既便于接線又益于散熱，保證了模塊的正常使用。柜內(nèi)最頂層安裝了兩個(gè)WTB-MVB網(wǎng)關(guān) GWM531-TF/EMD，該網(wǎng)關(guān)相對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備較為特殊，采用標(biāo)準(zhǔn)的3U機(jī)箱安裝，其它模塊均采用35×15mm的導(dǎo)軌安裝。第二層從左到右依次安裝了1個(gè)CANopen總線連接器 DDC 732-TG、2個(gè)數(shù)字輸入擴(kuò)展模塊DIT 732-TW、3個(gè)數(shù)字輸出擴(kuò)展模塊DOT 733-TR以及2個(gè)數(shù)字輸入/輸出擴(kuò)展模塊DDT 731-TW/1A，本層設(shè)備模擬機(jī)車輸入輸出單元RIOM。第三層左半部分依次安裝了1個(gè)主處理單元CPU 831-TG、1個(gè)數(shù)字輸入擴(kuò)展模塊DIT 732-TW以及2個(gè)數(shù)字輸出擴(kuò)展模塊DOT 733-TR，這些模塊用于模擬機(jī)車主控單元MPU1，右半部分依次安裝了1個(gè)主處理單元CPU 831-TG、1個(gè)數(shù)字輸入擴(kuò)展模塊DIT 732-TW以及1個(gè)數(shù)字輸出擴(kuò)展模塊DOT 733-TR，這些模塊用于模擬機(jī)車主控單元MPU2。第四層安裝了5個(gè)帶有CAN接口的分布式控制器CPU 733-TG/EMD，前兩個(gè)用來模擬MVB-CANopen網(wǎng)關(guān)，后三個(gè)用來模擬機(jī)車牽引控制單元TCU、輔助控制單元ACU以及制動(dòng)控制單元BCU。第五、六層分別安裝了5個(gè)電源模塊PSM 731-TV，用來給二至四層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電，以上各層均留有線槽以方便走線。最底層安裝了4根端子排，用以匯總柜內(nèi)外連線。

2.2設(shè)備采購、安裝及布線

根據(jù)機(jī)車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)電氣原理圖明細(xì)表，分批分步對(duì)電器柜所需設(shè)備進(jìn)行采購；采購回來的設(shè)備根據(jù)三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行安裝，下一步便可進(jìn)行布線；根據(jù)Promis-e電氣軟件進(jìn)一步繪制了布線圖，并自動(dòng)生成了布線表，為設(shè)備布線提供了依據(jù)，并且極大的提高了效率。

2.3整體調(diào)試

在電器柜設(shè)備安裝、布線完畢后，對(duì)其進(jìn)行整體調(diào)試，主要分為三個(gè)方面：首先是線路檢查試驗(yàn)，利用萬用表對(duì)電氣線路進(jìn)行了完整全面的校對(duì)，確保線路不存在錯(cuò)接、短接、虛接等問題。其次是各電氣設(shè)備功能驗(yàn)證，線路檢查完畢后上電對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，通過觀測(cè)指示燈、開閉開關(guān)等方法驗(yàn)證外圍模擬設(shè)備的功能是否符合電氣原理圖設(shè)計(jì)需要。最后是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能測(cè)試，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)網(wǎng)絡(luò)線路品質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)等進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，測(cè)試其是否滿足組網(wǎng)要求。整體調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，但經(jīng)過整改后已使電器柜滿足了設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了投入使用的條件。

圖1　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電器柜

3　結(jié)束語

輸入輸出電器柜是機(jī)車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)的硬件基礎(chǔ)，它們開發(fā)的成敗對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)搭建周期、質(zhì)量有著重大的影響，尤其是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電器柜。利用先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)軟件CATIA以及優(yōu)秀的電氣控制設(shè)計(jì)軟件Promis-e進(jìn)行全面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使設(shè)備布置緊湊且規(guī)整，布線簡潔且明晰，通過此次研制輸入輸出電器柜，為搭建機(jī)車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)鋪平了硬件道路。

參考文獻(xiàn)：

［1］史程偉.電氣傳動(dòng)控制柜設(shè)計(jì)分析，2002.

［2］唐微，袁順.機(jī)車屏柜骨架組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.2005.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.092

作者簡介：郭振東（1984-），男，山西臨汾人，本科，工程師，設(shè)計(jì)師，研究方向：電力機(jī)車。