一種內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)車自動控制技術(shù)領(lǐng)域。目的是為了克服溫度繼電器容易失靈的問題，使用溫度測量電路將機(jī)車現(xiàn)有水溫繼電器進(jìn)行替代優(yōu)化，通過增加U/F轉(zhuǎn)換器及相關(guān)電路，將溫度測量電路的溫度信號傳遞到機(jī)車現(xiàn)有PLC，由PLC實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)無觸點(diǎn)控制。控制系統(tǒng)包括PLC控制器，還包括變壓電路、溫度傳感器、測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路，所述變壓電路分別連接溫度傳感器、測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路，所述溫度傳感器連接測溫放大電路，所述測溫放大電路連接U/F轉(zhuǎn)換電路，所述U/F轉(zhuǎn)換電路連接PLC控制器，本發(fā)明的水溫控制系統(tǒng)適合于各種內(nèi)燃機(jī)車的自動控制系統(tǒng)使用。
【專利說明】
-種內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明具體設(shè)及一種內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)車自動控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，內(nèi)燃機(jī)車水溫控制多采用溫度繼電器控制，當(dāng)油、水溫度達(dá)到溫度繼電器控 制溫度時，溫度繼電器動作，實(shí)現(xiàn)接通或斷開后續(xù)電路，W保證機(jī)車溫度在正常范圍內(nèi)，使 機(jī)車得W正常運(yùn)行。但是由于溫度繼電器內(nèi)部為觸點(diǎn)接觸，觸點(diǎn)接觸不良或者溫度整定值 不準(zhǔn)時，相應(yīng)后續(xù)電路便動作不及時，外在表征有40°C時機(jī)車不走車;60°C柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不可 W上9位;65°C溫度柴油機(jī)可W停機(jī)或者側(cè)百葉窗打不開;73°CW下風(fēng)扇不停;78°CW上時 風(fēng)扇不轉(zhuǎn);85°C不報警;90°C不卸載等等故障現(xiàn)象。如果嚴(yán)重時，可造成柴油機(jī)缸套變形、機(jī) 車密封墊老化失效等后果，影響機(jī)車正常運(yùn)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 因此，本發(fā)明目的是為了克服溫度繼電器容易失靈的問題，使用溫度測量電路將 機(jī)車現(xiàn)有水溫繼電器進(jìn)行替代優(yōu)化，通過增加U/F轉(zhuǎn)換器及相關(guān)電路，將溫度測量電路的溫 度信號傳遞到機(jī)車現(xiàn)有化C，由化C實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)無觸點(diǎn)控制。
[0004] 具體的技術(shù)方案是，一種內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)，包括化C控制器，還包括變壓電 路、溫度傳感器、測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路，所述變壓電路分別連接溫度傳感器、測溫放 大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路，所述溫度傳感器連接測溫放大電路，所述測溫放大電路連接U/F轉(zhuǎn)換 電路，所述U/F轉(zhuǎn)換電路連接化C控制器，所述變壓電路用于為溫度傳感器、測溫放大電路、 U/F轉(zhuǎn)換電路提供工作電壓，所述溫度傳感器用于將被測水溫轉(zhuǎn)換為電壓值，所述測溫放大 電路用于將溫度傳感器測得的電壓值放大，所述U/F轉(zhuǎn)換電路用于將測溫放大電路得到的 電壓放大值經(jīng)過電壓/頻率轉(zhuǎn)換后向化C控制器輸出頻率脈沖。
[0005] 進(jìn)一步的，所述變壓電路包括24輸入電源和=個輸出電路，第一輸出電路包括= 端穩(wěn)壓器7915，輸出+15V電壓，作為測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路的工作電壓，第二輸出電路 包括穩(wěn)壓二極管和電阻，輸出-6V電壓，作為U/F轉(zhuǎn)換電路的失壓調(diào)節(jié)電路工作電壓，第S輸 出電路包括第一輸出電路和=端穩(wěn)壓器78L06,輸出+6V電壓，作為溫度傳感器的工作電壓。
[0006] 進(jìn)一步的，所述測溫放大電路包括=個運(yùn)算放大器，其中兩個運(yùn)算放大器組成第 一放大極，加入另一個運(yùn)算放大器組成第二放大極。
[0007] 進(jìn)一步的，所述U/F轉(zhuǎn)換電路輸出頻率為0-化化。
[0008] 本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的一種內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)，利用內(nèi)燃機(jī)車現(xiàn) 有的化C控制器，通過溫度測量、放大和電壓/頻率轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)無觸點(diǎn)控制，克服了 現(xiàn)有技術(shù)溫度繼電器容易出現(xiàn)故障的問題，適合于各種內(nèi)燃機(jī)車的自動控制系統(tǒng)使用。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明一種內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2為變壓電路的電路原理圖；
[0011] 圖3為溫度傳感器的測溫電路的電路原理圖；
[0012] 圖4為測溫放大電路的電路原理圖；
[0013] 圖5為U/F轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；
[0014] 圖6為化C控制器進(jìn)行溫度信號處理的程序梯形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明：
[0016] 如圖1所示，一種內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)，包括化C控制器，還包括變壓電路、溫度 傳感器、測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路，變壓電路分別連接溫度傳感器、測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn) 換電路，溫度傳感器連接測溫放大電路，測溫放大電路連接U/F轉(zhuǎn)換電路，U/F轉(zhuǎn)換電路連接 PLC控制器，變壓電路用于為溫度傳感器、測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路提供工作電壓，溫度 傳感器用于將被測水溫轉(zhuǎn)換為電壓值，測溫放大電路用于將溫度傳感器測得的電壓值放 大，U/F轉(zhuǎn)換電路用于將測溫放大電路得到的電壓放大值經(jīng)過電壓/頻率轉(zhuǎn)換后向化C控制 器輸出頻率脈沖。
[0017] 在本【具體實(shí)施方式】中，采用LM231型U/F轉(zhuǎn)換器W及部分電路的改造，而U/F轉(zhuǎn)換需 要一定地輸入電壓，溫度傳感器輸出電壓非常低，所W還需要有一個測量放大電路，采用= 個運(yùn)算放大器LM224;為了與機(jī)車儀表傳感器通用，傳感器采用WZB-269型銷熱電阻，通過 電橋?qū)鞲衅麟娮枳兓優(yōu)殡妷鹤兓?。由于本地為高原地區(qū)，沸水溫度低于l〇〇°C，且機(jī)車 水溫調(diào)控范圍為40-90°C，所W設(shè)計0-90°C溫度變化對應(yīng)輸出頻率為0-化化。通過改造 后，機(jī)車便可W利用溫度傳感器通過U/F轉(zhuǎn)換器向化C發(fā)出脈沖，PLC進(jìn)行處理后，對外輸出， 進(jìn)而控制電路通斷。
[0018] U/F變換器電源電壓為4-40V，且失調(diào)電壓調(diào)節(jié)還需要一定負(fù)電壓;運(yùn)算放大器電 源電壓為3 - 30V;測溫電橋需要6 V電壓。根據(jù)機(jī)車化C現(xiàn)用24V電源實(shí)際情況，進(jìn)行電源部分 設(shè)計，如圖2所示，24V電源電壓經(jīng)過S端穩(wěn)壓7915建立起+15V電壓;經(jīng)帶溫度補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)壓二 極管D和Rl，建立起一6V電壓，Rf是+15V電源電壓的最小負(fù)載，W免一6V旁路電流影響+15電 壓；由S端穩(wěn)壓78L06再在+15V電壓后建立+6V電壓。其中，+15V電壓作為LM224與LM231的電 源電壓;+6V電壓做為測溫電橋電源電壓；一6V電壓做為LM231失壓調(diào)節(jié)電路電源。
[0019] 如圖3所示，測量取樣部分采用不平衡電橋原理。當(dāng)被測溫度為(TC時，電橋處于平 穩(wěn)狀態(tài)，化與WC間電壓為0V。當(dāng)被測溫度升高后，IU電阻增大，電橋失去平衡，化點(diǎn)電位升高， 化與y禍產(chǎn)生電壓，被測溫度越高，化電阻越大，曲與y禍電壓越高。
[0020] 如圖4所示:測量放大部分采用有S個運(yùn)算放大器的LM224,構(gòu)成測量放大電路，電 源采用+15V單電源。
[0021] 電路有兩個放大級，第一級由運(yùn)算放大器A1、A2組成，它們都是同相輸入，故輸入 電阻很高，并且由于電路結(jié)構(gòu)對稱，可很好地抑制零點(diǎn)漂移;第二級由運(yùn)算放大器A3組成差 分放大電路。第一級放大電路因?yàn)镽s = R?,所WW2的中點(diǎn)是"地"電位（即與地的電位相同）， 因此第一級輸出電壓為：
[0022]
[0023] 即第一級閉環(huán)電壓放大倍數(shù)關(guān)
，當(dāng)W2取10拙寸，放大倍數(shù)為7,所W改變 W2的值，就可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。
[0024] 對于A3構(gòu)成的第二級放大電路，取Rs =化，Rio = Rii,則第二級輸出電壓為：
[0025；
[0026] 即第二級閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為一7，因?yàn)閕ic蘭化，即蘭M2，所Wue > OV。
[0027] 所W該測量放大電路總的閉環(huán)放大倍數(shù)為：
[002引
[0029] 所WW2也可調(diào)節(jié)總閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。
[0030] 如圖5所示:U/F變換器采用LM231將0-6V的輸入電壓UE轉(zhuǎn)換成0化一化化的輸出 頻率fouT，由于采用+ 15V電源電壓（接地點(diǎn)與24廠之間電壓為9V)，而PLC輸入電壓要求為 24V，所W輸出端經(jīng)4N38型光禪合IC3控制3DK4B型開關(guān)管T工作，將時UT轉(zhuǎn)變?yōu)榛疌的24V輸入 信號，詳細(xì)如下:LM231采用+15V電源供電，另外失調(diào)電壓調(diào)節(jié)電路還接有一6V電源。虹2是輸 入限流電阻;Cs是輸入端濾波電容，Ri4與C7分別為單脈沖定時器的定時電阻與定時電容，W3 用來調(diào)節(jié)失調(diào)電壓，W4作增益調(diào)節(jié)。第1腳與第6腳短接，Ri5、C6為電流輸出的負(fù)載電阻與負(fù) 載電容。由3腳輸出0化一6曲Z的頻率信號。本電路輸出頻率為：
[0031]
[0032] 財：
[0033]
[0034] fouT徑光禪合IC3控制開關(guān)管T，由T向化C輸入方波信號，R21為壓敏電阻，是T的保護(hù) 電路，吸收24V電源的浪涌電壓。
[0035] 電路安裝完畢，按W下步驟調(diào)整：
[0036] 步驟一:將化置于冰水混合物中5min，調(diào)節(jié)Wl使化與iic間電壓為0V。
[0037] 步驟二:調(diào)節(jié)化使fouT輸出頻率剛好為OHz。
[003引步驟S:將化置于90 r水中2min，調(diào)節(jié)W2使化為電壓為6V。
[0039] 步驟四：調(diào)節(jié)W4使時UT輸出頻率為化化。
[0040] 步驟五重復(fù)W上步驟，不符合繼續(xù)調(diào)整，直到符合要求。
[0041 ]采用U/F變換后需對機(jī)車溫控系統(tǒng)的改造，PLC編寫如下：
[0042] PLC溫度信號處理的程序編寫如梯形圖6所示，梯形圖中:M8000為特殊邏輯線圈， PLC上電后，其被置于"1"。
[0043] SPD為轉(zhuǎn)速測量指令，測量周期2S，D16內(nèi)用于存放在規(guī)定的測量周期2S內(nèi)，由X003 輸入的脈沖數(shù);D17內(nèi)存放著正在進(jìn)行著的測量周期內(nèi)已輸入的脈沖數(shù);D18內(nèi)存放正在進(jìn) 行著的測量周期內(nèi)還剩余的時間，當(dāng)該測量周期的計時時間到2S則D17內(nèi)的數(shù)據(jù)傳到D16 中，然后D17清零，并且重新開始，存放下一個測量周期內(nèi)輸入脈沖數(shù)。
[0044] CMP是二數(shù)比較指令，用于控制40°C溫度點(diǎn)。常數(shù)5333是表示測量溫度40°C時，對 應(yīng)U/F變換器在2S內(nèi)應(yīng)向化C輸入的脈沖數(shù)。D16內(nèi)數(shù)據(jù)即W上介紹的Sro命令檢測的外界輸 入脈沖。當(dāng)5333>D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)，則將邏輯線圈M43置于"r;當(dāng)5333 = 016內(nèi)存放的數(shù) 據(jù)，則將邏輯線圈M44置于"r;當(dāng)5333<D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)，則將邏輯線圈M45置于"1"。
[0045] 第一個ZCP指令用D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)與常數(shù)8000和常數(shù)8667比較。（其中8000對應(yīng) 于測量溫度60°C時，在2S內(nèi)應(yīng)輸入脈沖數(shù);8667對應(yīng)于測量溫度65 °C時，在2S內(nèi)應(yīng)輸入脈沖 數(shù)）。當(dāng)8000>D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)，則將邏輯線圈M46置于叩'；當(dāng)8000蘭D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)蘭 8667,則將邏輯線圈M47置于"r;當(dāng)D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)>8667,則將邏輯線圈M48置于"r;
[0046] 第二個ZCP指令用D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)與常數(shù)9733和常數(shù)10400比較，（其中9733對應(yīng) 于測量溫度73 °C時，在2S內(nèi)應(yīng)輸入脈沖數(shù)；10400對應(yīng)于測量溫度78 °C時，在2S內(nèi)應(yīng)輸入脈 沖數(shù)）。當(dāng)9733>D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)，則將邏輯線圈M49置"r;當(dāng)9733蘭D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)蘭 10400,則將邏輯線圈M50置"r ;當(dāng)Dl6內(nèi)存放的數(shù)據(jù)>10400，則將邏輯線圈M51置"r ;
[0047] 第S個ZCP指令用D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)與常數(shù)11333和常數(shù)12000比較(其中11333對 應(yīng)于測量溫度85 °C時，在2S內(nèi)應(yīng)輸入脈沖數(shù)，12000對應(yīng)于測量溫度90°C時應(yīng)在2S內(nèi)輸入的 脈沖數(shù)）。當(dāng)11333>D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)，則將邏輯線圈M52置"r;當(dāng)11333鄒16內(nèi)存放的數(shù) 據(jù)蘭12000,則將邏輯線圈M53置"r;當(dāng)D16內(nèi)存放的數(shù)據(jù)>12000,則將邏輯線圈M54置"1"。
[0048] 最后，將相應(yīng)溫度繼電器處連線短接，原有溫度繼電器若為常開，則在邏輯線圈中 尋找相應(yīng)溫度編號，在原有程序控制中增加常開指令;原有溫度繼電器若為常閉，則在邏輯 線圈中尋找相應(yīng)溫度編號，在原有程序控制中增加常閉指令。
[0049] W上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可W作出若干改進(jìn)和潤飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)，包括PLC控制器，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)車水溫控制 系統(tǒng)還包括變壓電路、溫度傳感器、測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路，所述變壓電路分別連接溫 度傳感器、測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路，所述溫度傳感器連接測溫放大電路，所述測溫放大 電路連接U/F轉(zhuǎn)換電路，所述U/F轉(zhuǎn)換電路連接PLC控制器，所述變壓電路用于為溫度傳感 器、測溫放大電路、U/F轉(zhuǎn)換電路提供工作電壓，所述溫度傳感器用于將被測水溫轉(zhuǎn)換為電 壓值，所述測溫放大電路用于將溫度傳感器測得的電壓值放大，所述U/F轉(zhuǎn)換電路用于將測 溫放大電路得到的電壓放大值經(jīng)過電壓/頻率轉(zhuǎn)換后向PLC控制器輸出頻率脈沖。2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓電路包括24輸入 電源和三個輸出電路，第一輸出電路包括三端穩(wěn)壓器7915，輸出+15V電壓，作為測溫放大電 路、U/F轉(zhuǎn)換電路的工作電壓，第二輸出電路包括穩(wěn)壓二極管和電阻，輸出-6V電壓，作為U/F 轉(zhuǎn)換電路的失壓調(diào)節(jié)電路工作電壓，第三輸出電路包括第一輸出電路和三端穩(wěn)壓器78L06， 輸出+6V電壓，作為溫度傳感器的工作電壓。3. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫放大電路包括三 個運(yùn)算放大器，其中兩個運(yùn)算放大器組成第一放大極，加入另一個運(yùn)算放大器組成第二放 大極。4. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車水溫控制系統(tǒng)，其特征在于，所述U/F轉(zhuǎn)換電路輸出頻 率為 0-6kHz。
【文檔編號】F01P11/16GK105909363SQ201610426213
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】宮良?xì)J, 張寧, 秦先廣
【申請人】內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司