发明内容
本发明的目的是供一种具有较高仿真程度,对场地和环境要求不高,较少的能源和材料消耗,方便调试员工在脱离动车组现车的情况下,实现对动车组调试技能培训的空调调试操作模拟系统。
为实现上述目的,本发明提供一种高速动车组空调调试操作技能实训系统,其特征在于:包括控制模块I、控制模块II、外挂空调负载模块I,外挂空调负载模块II,控制模块I用于接收控制逻辑信号,并将逻辑结果输出送至自身控制电路以及控制模块II的控制电路,两个模块通过过桥线相连接;控制模块I与外挂空调负载模块I连接,实现对外挂空调负载模块I上的一、二号压缩机,一、二号冷凝风机的控制;控制模块II用于显示系统各功能状态和温度设定的功能,并且控制模块II与外挂空调负载模块II连接,根据控制模块I发出的指令实现对外挂空调负载模块II上的一、二号加热器、废排风机、一、二号通风机的控制。
本发明的高速动车组空调调试操作技能实训系统的控制方法,包括全冷、半冷、全暖、半暖、通风、废排、自动共七个子流程,其特征在于包括下列步骤:
全冷子流程:首先启动一号通风机低速,之后启动一号通风机高速,再启动二号通风机低速,之后启动二号通风机高速;两个通风机启动完毕后,判断通风道空气流通是否正常,不正常则返回继续判断,正常则启动一号冷凝风机在启动二号冷凝风机;通风道空气流通正常同时判断一号压缩机制冷系统压力是否正常,不正常则返回继续判断,正常则启动一号压缩机,之后判断二号压缩机制冷系统压力是否正常,不正常则返回继续判断,正常则启动二号压缩机;
半冷子流程:首先启动一号通风机低速,之后启动一号通风机高速,再启动二号通风机低速,之后启动二号通风机高速;两个通风机启动完毕后,判断通风道空气流通是否正常,不正常则返回继续判断,正常则判断系统上电次数,奇数时启动一号冷凝风机和判断一号压缩机制冷系统压力是否正常,不正常则返回进行判断,正常则启动一号压缩机;偶数时启动二号冷凝风机和判断二号压缩机制冷系统压力是否正常,不正常则返回进行判断,正常则启动二号压缩机;
全暖子流程:首先启动一号通风机低速,之后启动一号通风机高速,再启动二号通风机低速,之后启动二号通风机高速;两个通风机启动完毕后,判断通风道空气流通是否正常,不正常则返回继续判断,正常则启动一号加热器,之后启动二号加热器;
半暖子流程:首先启动一号通风机低速,之后启动一号通风机高速,再启动二号通风机低速,之后启动二号通风机高速;两个通风机启动完毕后,判断通风道空气流通是否正常,不正常则返回继续判断,正常则判断系统上电次数,奇数时启动一号加热器;偶数时启动二号加热器;
通风子流程:首先启动一号通风机低速,之后启动一号通风机高速,再启动二号通风机低速,之后启动二号通风机高速;
废排子流程:在系统运行时不需要选择,而是跟随系统一起运行,判断中压供电是否有电,有则启动中压电源,再启动废排风机;无电则启动后备电源,再启动废排风机;
自动子流程:首先判断室温与设定温度,室温等于设定温度时,进入通风子流程;室温低于设定温度时,判断室温是否比设定温度低6℃以上,不是则进入通风子流程,是再判断室温是否比设定温度低8℃以上,是则进入全暖子流程,不是则进入半暖子流程;当室温高于设定温度时,判断室温是否比设定温度高2℃以上,不是则进入通风子流程,是则判断室温是否高于设定温度4℃以上,不高于则进入半冷子流程,高于则进入全冷子流程。
本发明通过控制器和操作面板模拟动车组空调控制器,使后台支持与前台功能模块有机地融合在一起,体现了CRH3型动车组空调主要功能,体现动车组空调调试技能独特特点,仿真程度高,培训效率高。
具体实施方式
参照图1,本发明包括控制模块I、控制模块II、外挂空调负载模块I,外挂空调负载模块II,控制模块I用于接收控制逻辑信号,并将逻辑结果输出送至自身控制电路以及控制模块II的控制电路,两个模块通过过桥线相连接;控制模块I与外挂空调负载模块I连接,实现对外挂空调负载模块I上的一、二号压缩机,一、二号冷凝风机的控制;控制模块II用于显示系统各功能状态和温度设定的功能,并且控制模块II与外挂空调负载模块II连接,根据控制模块I发出的指令实现对外挂空调负载模块II上的一、二号加热器、废排风机、一、二号通风机的控制。一号压缩机、二号压缩机用于实现空调不同制冷量的制冷运行;一号加热器、二号加热器用于实现空调不同制热量制热运行;一号通风机、二号通风机用于实现空调通风道不同风量的送风;一号冷凝风机、二号冷凝风机用于空调冷凝器散热;废排风机,用于列车客室更新空气。上述元件通过电缆和快接插头与控制模块I、控制模块II相连接。利用两个电路模块模拟动车组空调控制电路,两个模块互相连接后达到与动车组相同的空调控制的状态。采用两个外挂空调负载模块用来模拟实现空调控制具体动作。
参照图2a、图2b、图2c图2d和图4a、图4b、图4c,本发明提出的CRH3型高速动车组空调调试操作技能实训装置,其电气原理图为以CRH3型高速动车组空调控制电路为基础,经过优化改进使之符合模拟装置的要求,包括:信息采集电路、逻辑输出电路、主电路、PPI网络通信。通过上述电路的建立,满足空调运行的先决条件。
工作原理如下:
一、全冷:
-61-S01至于全冷位置(控制器输入I0.0有信号)当其它五种模式均处在断开位置后,2S后开始进入该模式运行:
当EFM1=1(控制器输入I1.5有信号),控制器Q0.3输出,一号通风机低速运行(-61-Q11闭合),2S后控制器Q0.3无输出(-61-Q11断开)、Q0.4输出切换到一号通风机高速运行(-61-Q12闭合)并保持;2S后当EFM2=1(控制器输入I1.6有信号),控制器Q0.5输出,二号通风机低速运行(61-Q13闭合),2S后控制器Q0.5无输出(61-Q13断开)、控制器Q0.6输出,切换至二号通风机高速运行(-61-Q14闭合)并保持;当空气流通监测正常即AFD1=1、AFD2=1(控制器输入I1.7、I2.0有信号),2S后,当制冷系统LPS1=1、HPS1=1、CM1=1(控制器输入I0.6、I0.7、I2.2有信号),控制器Q1.1输出,一号压缩机运行(-61-Q02闭合)并保持;2S后当LPS2=1、HPS2=1、CM2=1(控制器输入I1.0、I1.1、I2.3有信号),控制器Q1.2输出,二号压缩机运行(-61-Q04闭合);2S后当CFM1=1(控制器输入I2.4有信号),控制器Q1.5输出,一号冷凝风机运行并保持(-61-Q05闭合);2S后当CFM2=1(控制器输入I2.5有信号),控制器Q1.6输出,二号冷凝风机运行并保持(-61-Q06闭合)。
全冷工况启动完毕,一号通风机高速、二号通风机高速、一号压缩机、二号压缩机、一号冷凝风机、二号冷凝风机均处于运行状态。
二、半冷(一号压缩机,二号压缩机交替工作,即上电一次压缩机转换一次):
-61-S01至于手动50%制冷位置(控制器输入I0.1有信号)当其它五种模式均处在断开位置后,2S后开始进入该模式运行:
当EFM1=1(控制器输入I1.5有信号),控制器Q0.3输出,一号通风机低速运行(-61-Q11闭合),2S后控制器Q0.3无输出(-61-Q11断开)、Q0.4输出切换到一号通风机高速运行(-61-Q12闭合)并保持;2S后当EFM2=1(控制器输入I1.6有信号),控制器Q0.5输出,二号通风机低速运行(-61-Q13闭合),2S后控制器Q0.5无输出(-61-Q13断开)、控制器Q0.6输出,切换至二号通风机高速运行(61-Q14闭合)并保持;当空气流通监测正常即AFD1=1、AFD2=1(控制器输入I1.7、I2.0有信号),2S后,当制冷系统LPS1=1、HPS1=1、CM1=1(控制器输入I0.6、I0.7、I2.2有信号),控制器Q1.1输出,一号压缩机运行(-61-Q02闭合)并保持,2S后当CFM1=1(控制器输入I2.4有信号),控制器Q1.5输出,一号冷凝风机运行并保持(-61-Q05闭合);2S后当CFM2=1(控制器输入I2.5有信号),控制器Q1.6输出,二号冷凝风机运行并保持(-61-Q06闭合)。
当系统再次上电,一号压缩机变为二号压缩机运行(LPS2=1、HPS2=1、CM2=1(控制器输入I1.0、I1.1、I2.3有信号),控制器Q1.2输出,其余逻辑相同。
半冷工况启动完毕,一号通风机高速、二号通风机高速、一号压缩机或二号压缩机、一号冷凝风机、二号冷凝风机均处于运行状态。
三、全暖:
-61-S01至于全暖位置(控制器输入I0.5有信号)当其它五种模式均处在断开位置后,2S后开始进入该模式运行:
当EFM1=1(控制器输入I1.5有信号),控制器Q0.3输出,一号通风机低速运行(-61-Q11闭合)并保持,2S后当EFM2=1(控制器输入I1.6有信号),控制器Q0.5输出,二号通风机低速运行(-61-Q13闭合),当空气流通监测正常即AFD1=1、AFD2=1(控制器输入I1.7、I2.0有信号)且通风道温度低于90℃即AHT1=1(控制器输入I2.1有信号),2S后控制器Q0.7输出,一号加热器运行(-61-Q07闭合);2S后,控制器Q1.0输出,二号加热器运行(-61-Q08闭合)。
全暖工况启动完毕,一号通风机低速、二号通风机低速、一号加热器、二号加热器均处于运行状态。
四、半暖:(一号加热器,二号加热器交替工作)
-61-S01至于半暖位置(控制器输入I0.4有信号)当其它五种模式均处在断开位置后,2S后开始进入该模式运行:
当EFM1=1(控制器输入I1.5有信号),控制器Q0.3输出,一号通风机低速运行(-61-Q11闭合)并保持,2S后当EFM2=1(控制器输入I1.6有信号),控制器Q0.5输出,二号通风机低速运行(-61-Q13闭合),当空气流通监测正常即AFD1=1、AFD2=1(控制器输入I1.7、I2.0有信号)且通风道温度低于90℃即AHT1=1(控制器输入I2.1有信号),2S后后控制器Q0.7输出,一号加热器运行(-61-Q07闭合)。
当系统再次上电,一号加热器运行变为,控制器Q1.0输出二号加热器运行(-61-Q08闭合)。
半暖工况启动完毕,一号通风机低速、二号通风机低速、一号加热器或二号加热器均处于运行状态。
五、通风模式:
-61-S01至于通风模式位置(控制器输入I0.3有信号)当其它五种模式均处在断开位置后,2S后开始进入该模式运行:
当EFM1=1(控制器输入I1.5有信号),控制器Q0.3输出,一号通风机低速运行(-61-Q11闭合),2S后控制器Q0.3无输出(-61-Q11断开)、Q0.4输出切换到一号通风机高速运行(-61-Q12闭合)并保持;2S后当EFM2=1(控制器输入I1.6有信号),控制器Q0.5输出,二号通风机低速运行(-61-Q13闭合),2S后控制器Q0.5无输出(61-Q13断开)、控制器Q0.6输出,切换至二号通风机高速运行(-61-Q14闭合)并保持。
通风工况启动完毕,一号通风机、二号通风机均处于高速运行状态。
六、自动模式:
-61-S01至于自动模式位置(控制器输入I0.2有信号)当其它五种模式均处在断开位置后,2S后开始进入该模式运行:
自动冷:
解释:升温过程:当感温元件测得室温大于设定温度2℃时,启动半冷;当感温元件测得室温大于设定温度4℃时,启动全冷;
降温过程:当感温元件测得室温降到高于设定温度2℃时,全冷变成半冷;当感温元件测得室温等于设定温度时,半冷变成通风;
自动暖:
解释:加热过程:当感温元件测得室温低于设定温度6℃时,启动半暖;当感温元件测得室温低于设定温度8℃时,启动全暖;
升温过程:当感温元件测得室温低于设定温度6℃时,全暖变成半暖;当感温元件测得室温低于设定温度4℃时,半暖变成通风;
例如:设定温度为24℃时,20℃-24℃,为通风状态;26℃-28℃为半冷;28℃以上为全冷。18℃-16℃为半暖;低于16℃为全暖;
升温时,至18℃有全暖转为半暖,升至20℃转为通风。
其中各工况逻辑关系见前手动模式逻辑关系。
七、废排单元
空调系统有电,中压有电时,JC1监测继电器得电,常闭触电断开,控制器输入I2.6无信号,控制器Q0.0输出(-61-Q25闭合);1.5S后控制器Q0.2输出(-61-Q16闭合)废排风机运行。
空调系统有电,中压无电时,JC1监测继电器失电,常闭触电接通,控制器输入I2.6有信号,控制器Q0.1输出(-61-Q15闭合);1.5S后控制器Q0.2输出(-61-Q16闭合)废排风机运行。
参照图3,文本显示器具体型号为西门子TD-400C,通过西门子专用的PPI通信电缆与图2b中的西门子S7-200可编程控制器通信端口相连接,用来显示系统中各工作环节状态信息以及温度显示和温度设定。
参照图5a、图5b、图5c控制方法流程:流程开始于步骤100,分为七个子流程,步骤101判断是否选择了全冷,没选择则返回继续判断,选择则步骤102启动一号通风机低速,之后步骤103启动一号通风机高速,之后步骤104启动二号通风机低速,之后步骤105启动二号通风机高速,;步骤106判断通风道空气流通是否正常,不正常则返回继续判断,空气流通正常则步骤111启动一号冷凝风机之后步骤112启动二号冷凝风机,同时步骤107判断一号压缩机制冷系统压力是否正常,不正常则返回继续判断,正常则步骤108启动一号压缩机,之后步骤109判断二号压缩机制冷系统压力是否正常,不正常则返回继续判断,正常步骤110启动二号压缩机,至步骤161结束。
流程开始,步骤113判断是否选择了半冷,没选择则返回继续判断,选择则步骤114启动一号通风机低速,之后步骤115启动一号通风机高速,之后步骤116启动二号通风机低速,之后步骤117启动二号通风机高速,;步骤118判断通风道空气流通是否正常,不正常则返回继续判断,正常则步骤119判断系统上电次数,奇数则步骤122启动一号冷凝风机,同时步骤120判断一号压缩机制冷系统压力是否正常,不正常则返回继续判断,正常则步骤121启动一号压缩机;偶数则步骤125启动二号冷凝风机,同时步骤123判断二号压缩机制冷系统压力是否正常,不正常则返回继续判断,正常则步骤124启动一号压缩机,至步骤161结束。
流程开始,步骤126判断系统是否选择了全暖,没选择则返回继续判断,选择则步骤127启动一号通风机低速,之后步骤128启动一号通风机高速,之后步骤129启动二号通风机低速,之后步骤130启动二号通风机高速,;步骤131判断通风道空气流通是否正常,不正常则返回继续判断,正常则步骤132启动一号加热器,之后步骤133启动二号加热器,至步骤161结束。
流程开始,步骤134判断系统是否选择了半暖,没选择则返回继续判断,选择则步骤135启动一号通风机低速,之后步骤136启动二号通风机低速,步骤137判断通风道空气流通是否正常,不正常则返回继续判断,正常则步骤138判断系统上电次数,奇数则步骤139启动一号加热器,偶数则步骤步骤140启动二号加热器,至步骤161结束。
流程开始,步骤141判断系统是否选择了通风,没选择则返回继续判断,选择则步骤142启动一号通风机低速,之后步骤143启动一号通风机高速,之后步骤144启动二号通风机低速,之后步骤145启动二号通风机高速,至步骤161结束。
流程开始,步骤146判断中压是否有电,有电则步骤147启动中压电源,之后步骤149启动废排风机,无电则步骤148启动备用电源,之后步骤149启动废排风机,至步骤161结束。
流程开始,步骤150判断系统是否选择自动,没选择则返回继续判断,选择则步骤151判断室温与设定温度比较结果;若室温高于设定温度,则步骤152判断室温是否比设定温度高2℃以上,不高于高2℃以上则进入步骤156通风流程;高于高2℃以上步骤153判断室温是否高于设定温度4℃以上,高于4℃以上,则步骤154进入全冷流程;不高于4℃以上则步骤155进入半冷流程;若室温等于设定温度,则步骤156进入通风流程;若室温低于设定温度,则步骤157判断室温是否比设定温度低6℃以上,不低于6℃以上,则进入步骤156通风流程;室温比设定温度低6℃以上,则步骤158判断室温是否比设定温度低8℃以上,若室温比设定温度低8℃以上则进入步骤160全暖流程;若室温未比设定温度低8℃以上,则进入步骤159半暖流程,至步骤161结束。
其中,自动流程中全冷流程等同于步骤102-步骤112;
半冷流程等同于步骤114-步骤125;
全暖流程等同于步骤127-步骤133;
半暖流程等同于步骤135-步骤140;
通风流程等同于步骤142-步骤145;
培训过程:
图7是本发明培训流程图,步骤201参照图1将各电路连接插头和气路快接插头连接完成;确认无误后,接通DC110V电源、AC380电源;上电自检完毕后进入工作状态;步骤202,废排单元风机应处于运行状态;其它工况可拨动-61-S01置于个工况选择,系统将按程序执行相应动作。上述过程是系统正常状态下的操作过程。步骤203判断调试是否成功,“是”即成功,转至206结束;“否”即不成功,系统存在问题,则转至步骤204;
步骤204,由于控制模块I、控制模块II均设置有故障设置开关,此时接受培训人员要根据图2a、图2b、图2c、图2d和图4a、图4b、图4c电气原理图以及现场情况,进行故障分析和测量,直至查找到故障点并在试卷图纸上标出故障位置,经监考教师确认后,将故障开关拨回正常状态,故障排除。可以同时设置多个故障增加训练难度。
由图6举例说明其中1、2打×处两个故障开关断开后,接受培训人员进行故障排查的过程。首先拨动-61-S01置于手动全暖,1号、2号风机顺序启动,待空气流通检测正常后,加热器顺序启动,说明上述功能正常,电气线路正常;拨动-61-S01手动全暖置于断开位置,拨动拨动-61-S01置于手动全冷,正常情况下出现仅有二号压缩机和一号冷凝器运行。根据分析图纸及现场观察,发现一号压缩机运行的前提条件-61-K14未激活,而空调控制器已经给出一号压缩机状态正常的信号,用万用表黑表笔接触-61-F01空气断路器负线610517,红表笔依次测量空调控制器输出端Q1.3,611532号线有电压,-61-K14线圈611532号线无电压,可判断611532断路;恢复断点后-61-K14激活,-61-Q02激活,一号压缩机启动。二号冷凝风机的运行前提是压缩机有至少其中之一运行,两个空气流通信号其中之一正常,CFM2冷凝风机温度信号正常方可运行。通过分析图纸和现场观察,二号冷凝风机的运行条件具备,空调控制器输出冷二号凝风机的运行控制信号,将万用表黑表笔接触-61-F01空气断路器负线610517,红表笔依次测量空调控制器输出端Q1.6,610942号线有电压,-61-Q06线圈610942号线无电压,可判断610942断路;恢复断点后-61-Q06激活,二号冷凝风机启动运行。至此故障排除完毕。
步骤205,填写调试故障记录单;
步骤206,结束。