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"南车集团四方机车车辆股份有限公司(四方机车)的前身是成立于1900 年10 月的“胶济铁路四方工厂”,现在主要从事机车和城市轨道交通车辆的开发制造,是中国轨道交通装备重要的研发制造和出口基地以及铁路客车及相关产品的主导设计制造企业。"

- National Instruments , National Instruments China

The Challenge:
满足国内列车提速升级后对控制系统的快速、精确控制的要求

The Solution:
采用NI PAC 平台,四方机车对于铁路机车控制系统进行了一系列改进,满足铁路提速需要。

Author(s):
National Instruments - National Instruments China

南车集团四方机车车辆股份有限公司(四方机车)的前身是成立于1900 年10 月的“胶济铁路四方工厂”,现在主要从事机车和城市轨道交通车辆的开发制造,是中国轨道交通装备重要的研发制造和出口基地以及铁路客车及相关产品的主导设计制造企业。

采用NI PAC 平台,四方机车对于铁路机车控制系统进行了一系列改进,满足铁路提速需要。

中国铁路第六次大面积的提速,是在京哈、京沪、京广、陇海、浙赣、胶济、武九、广深线等既有干线实施的200公里速度级的提速,有条件的线路列车运行时速可达250 公里。提速后,北京到上海的时间只需10 个小时。

火车提速给人们带来方便快捷的同时,也给工程技术人员提出了更高的要求,带来了一系列新的挑战。

快速、精确控制,PLC 力不从心

在火车机车的主从控制室中,控制系统包括了火车启动/制动、柴油机温度/ 压力、变扭器、档位调整、机车车速、尾车红灯、车门开关等多类模拟、数字参量在内的复杂监测和控制。在具体控制策略方面,涉及档位变换、调速电流、微量充油等控制,一般需要用到多路PID 以及基于特殊波形输入输出的自定义闭环控制算法。过去,基于传统PLC 的的控制平台一方面受限于PLC 在针对模拟量的测量精度及运算能力上的不足,限制了闭环控制的精度与速度;在开关量上,由于PLC采用轮询的方式,使得机车启动、车门开关等功能存在较大的响应延迟,这些都不能很好满足国内列车提速升级后对控制系统的实际要求。另一方面,由于机车会运行于中国北方较为寒冷的区域,控制系统对环境的适应能力也是一个严峻的考验。

PAC 高效、稳定,为铁路提速添砖加瓦

为了克服原有控制系统在控制算法、处理能力以及温度适应范围上的缺陷,四方机车车辆采用N I 的CompactFieldPoint可编程自动化控制器构建了一高性能列车机车控制系统。Compact FieldPoint 具备-40~70℃的宽工作温度范围,完全能胜任机车工作环境要求。整个系统基于NI LabVIEW 图形化的软件开发平台,完成对信号采集、PID控制以及自定义的闭环控制算法的设计开发,直接发布至LabVIEW 实时操作系统。

Compact FieldPoint所采用的高性能浮点处理器以及大容量内存,大大提高了控制算法运行的效率以及控制系统的整体性能。位于列车头尾的主从机车控制系统采用Modbus的协议完成数据传输通信,并且可实现主从机车互换或重组,通信的方式灵活自主,突破了原来的固定限制。

“整套系统,从程序开发,到后期的安装调试,投入运行,只用了两个多月的时间。现在已经有多辆基于NI PAC 高性能控制平台的机车,承载着旅客运输的重要责任,运行于中国辽阔的土地上。”

ni.com/compactfieldpoint/zhs

Author Information:
National Instruments
National Instruments China
china
shanghai 201203
China
Tel: 021-50509800
Fax: 021-65556244
china.info@ni.com

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