电力机车网络化电气控制系统设计

摘要

电力机车在国民经济建设中起到重要的作用，也是人们最喜欢选择的交通工具。电力机车也一直以来是人们主要的出行工具，且由于其发展时间较长，技术成熟，维修方便，运输量大，适合我国国情。应尽量发展和完善现有电力机车，使其更加先进，更加完善。交流传动机车具有启动牵引力大、恒功率范围宽、粘着系数高、电机维护简单、功率因数高、等效干扰电流小等诸多优点，是目前我国铁路发展的必然趋势。
　　本文在深入分析我国现有电力机车电气控制系统结构的基础上，提出了基于PROFIBUS的电力机车网络化电气控制系统总体方案，以S7-300以及S7-200可编程控制器为核心，以自动控制理论和先进技术为指导，以某一列具体的电力机车为被控对象，以检测和上位监控为手段，完成了电力机车模型硬件系统、软件系统、上位监控系统的设计，实现对控制系统的功能改进和完善。
　　论文首先构建了电力机车的网络化控制系统，以某一次具体的列车为模型，每一车厢都以可编程控制器为核心，辅助以其他电器设备实现对每一节车厢的单独控制。主站采用S7-300，机头车厢从站采用S7-300，其余车厢从站均采用S7-200，主从站间通过PROFIBUS现场总线进行通讯。机头车厢采用变频方式实现对牵引电机的启动，停止，加速，减速等控制。其余车厢温度调节—制冷控制采用变频调速方式，车厢温度调节采用闭环 PID控制，系统还实现了对车厢供水、供电、照明等环节的控制。

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1 文献综述与机车工作原理

1.1 文献综述

1.2 电力机车电气控制系统工作原理

2 控制系统设计方案

2.1 电力机车编组及研究方向

2.2 电力机车网络化电气控制系统总体设计

2.3 电力机车牵引供电

2.4 变频调速系统设计

2.5 车厢空气调节系统设计方案

2.6 辅助环节设计方案

3 电力机车控制系统硬件设计

3.1 总体方案设计

3.2 牵引电机变频调速系统硬件设计

3.3 车厢空气调节系统硬件设计

4 电力机车控制系统软件设计

4.1 网络化通讯设计

4.2 电气控制系统软件设计

5 上位机监控

5.1 监控画面的开发方法

5.2 WINCC通讯及监控画面

结 论

参考文献

附录A S7-300之间通信程序

附录B 变频调速系统开环程序

在学研究成果

致谢