微機網絡控制系統(tǒng)試驗平臺的輸入輸出電器柜設計及施工分析

郭振東（中車大同電力機車有限公司，山西　大同　037038）

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微機網絡控制系統(tǒng)試驗平臺的輸入輸出電器柜設計及施工分析

郭振東
（中車大同電力機車有限公司，山西大同037038）

摘要：文章以機車微機網絡控制系統(tǒng)試驗平臺搭建項目的任務來源入手，從柜體三維設計、布線設計、安裝調試等幾個方面，著重闡述了平臺所用輸入輸出電器柜的設計方法及施工過程，可為其它屏柜的設計施工提供一些參考。

關鍵詞：控制系統(tǒng)試驗平臺；柜體設計；元件布置

1　引言

網絡控制技術是機車研發(fā)制造中技術含量高、難度大、分量重的關鍵技術，也是機車制造企業(yè)的核心競爭力所在。目前，國外如西門子、阿爾斯通、龐巴迪等處于機車控制領域領前地位的大公司，都有自己的網絡控制系統(tǒng)測試平臺，因此，為在國內外市場中保持一定的競爭力，開發(fā)先進的機車網絡控制系統(tǒng)試驗平臺顯得尤為重要。根據試驗平臺綜合設計要求，需要開發(fā)一套輸入輸出電器柜，主要包括網絡設備電器柜、模擬輸出設備電器柜和模擬輸入設備電器柜，用以安裝試驗平臺網絡設備、外圍模擬設備，承擔試驗平臺輸入輸出管理、網絡配置、電源分配等功能。本文著重介紹了控制系統(tǒng)試驗平臺用輸入輸出電器柜的設計及施工過程。

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計、各種電氣設備的采購安裝以及電器柜布線與調試。

2.1結構設計

試驗平臺需要的三個電器柜是以標準機柜為參考模型運用三維軟件CATIA進行聯(lián)合設計的，這樣設計的電器柜既符合國際標準又具有自己的特色，更充分滿足了本次項目的設計要求。整體設計上，三個電器柜尺寸均為600×600×2000mm，柜頂均配有風扇加強散熱，柜下均安裝滑輪方便搬運，從外觀上相互保持了一致性；其中網絡設備電器柜和模擬輸出設備電器柜采用了透明玻璃門，方便觀測指示燈狀態(tài)，模擬輸入設備電器柜采用了鋼板門，便于開孔安裝設備，這又使得它們各自具有獨特性。下面以網絡設備電器柜為例具體介紹其設計要點。

網絡設備電器柜主要用來安裝網絡模塊，由于網絡設備采購周期長，決定了網絡構架后便要對其進行采購，最終選擇的Selectron公司網絡設備，主要包括主處理單元、輸入輸出模塊、網關及數據線等附件。根據機車微機網絡控制系統(tǒng)試驗平臺電氣原理圖及網絡拓撲，將網絡模塊分層安裝在柜內，這樣既便于接線又益于散熱，保證了模塊的正常使用。柜內最頂層安裝了兩個WTB-MVB網關 GWM531-TF/EMD，該網關相對其他網絡設備較為特殊，采用標準的3U機箱安裝，其它模塊均采用35×15mm的導軌安裝。第二層從左到右依次安裝了1個CANopen總線連接器 DDC 732-TG、2個數字輸入擴展模塊DIT 732-TW、3個數字輸出擴展模塊DOT 733-TR以及2個數字輸入/輸出擴展模塊DDT 731-TW/1A，本層設備模擬機車輸入輸出單元RIOM。第三層左半部分依次安裝了1個主處理單元CPU 831-TG、1個數字輸入擴展模塊DIT 732-TW以及2個數字輸出擴展模塊DOT 733-TR，這些模塊用于模擬機車主控單元MPU1，右半部分依次安裝了1個主處理單元CPU 831-TG、1個數字輸入擴展模塊DIT 732-TW以及1個數字輸出擴展模塊DOT 733-TR，這些模塊用于模擬機車主控單元MPU2。第四層安裝了5個帶有CAN接口的分布式控制器CPU 733-TG/EMD，前兩個用來模擬MVB-CANopen網關，后三個用來模擬機車牽引控制單元TCU、輔助控制單元ACU以及制動控制單元BCU。第五、六層分別安裝了5個電源模塊PSM 731-TV，用來給二至四層的網絡設備供電，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，用以匯總柜內外連線。

2.2設備采購、安裝及布線

根據機車網絡控制系統(tǒng)試驗平臺電氣原理圖明細表，分批分步對電器柜所需設備進行采購；采購回來的設備根據三維設計圖進行安裝，下一步便可進行布線；根據Promis-e電氣軟件進一步繪制了布線圖，并自動生成了布線表，為設備布線提供了依據，并且極大的提高了效率。

2.3整體調試

在電器柜設備安裝、布線完畢后，對其進行整體調試，主要分為三個方面：首先是線路檢查試驗，利用萬用表對電氣線路進行了完整全面的校對，確保線路不存在錯接、短接、虛接等問題。其次是各電氣設備功能驗證，線路檢查完畢后上電對設備進行檢查，通過觀測指示燈、開閉開關等方法驗證外圍模擬設備的功能是否符合電氣原理圖設計需要。最后是網絡設備功能測試，利用網絡分析儀對網絡線路品質、網絡設備狀態(tài)等進行了監(jiān)測，測試其是否滿足組網要求。整體調試過程中發(fā)現了一些問題，但經過整改后已使電器柜滿足了設計要求，達到了投入使用的條件。

圖1　網絡設備電器柜

3　結束語

輸入輸出電器柜是機車微機網絡控制系統(tǒng)試驗平臺的硬件基礎，它們開發(fā)的成敗對試驗平臺搭建周期、質量有著重大的影響，尤其是網絡設備電器柜。利用先進的三維設計軟件CATIA以及優(yōu)秀的電氣控制設計軟件Promis-e進行全面系統(tǒng)的設計，使設備布置緊湊且規(guī)整，布線簡潔且明晰，通過此次研制輸入輸出電器柜，為搭建機車微機網絡控制系統(tǒng)試驗平臺鋪平了硬件道路。

參考文獻：

［1］史程偉.電氣傳動控制柜設計分析，2002.

［2］唐微，袁順.機車屏柜骨架組裝結構設計［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，設計師，研究方向：電力機車。