基于單片機(jī)控制的鐵路機(jī)車壓縮機(jī)溫度控制電路的研究.pdf

1、空氣壓縮機(jī)作為向鐵路機(jī)車上各種風(fēng)動(dòng)設(shè)備和制動(dòng)系統(tǒng)提供風(fēng)源的裝置，是整個(gè)機(jī)車必不可少的組成裝置。壓縮機(jī)腔體溫度的高低將直接關(guān)系壓縮機(jī)的安全可靠工作及機(jī)車運(yùn)用效率，因此對(duì)壓縮機(jī)防火防爆等級(jí)及可靠度要求很高。目前我國(guó)鐵路機(jī)車壓縮機(jī)采用傳統(tǒng)的繼電器控制方式，只是實(shí)現(xiàn)了超溫保護(hù)等功能，但無法顯示和記錄壓縮機(jī)工作溫度，同時(shí)不利于壓縮機(jī)故障的提前預(yù)防和原因查找，無法滿足鐵路設(shè)備現(xiàn)代化、智能化和自動(dòng)化的要求。機(jī)車運(yùn)行中往往不作任何提示的停止壓縮機(jī)工作，

2、給機(jī)車正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響，因此對(duì)鐵路機(jī)車壓縮機(jī)溫度保護(hù)控制電路的研究對(duì)于壓縮機(jī)的安全可靠工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文研究工作依托廣州(鐵路)集團(tuán)公司與中國(guó)鐵道科學(xué)研究院成都電子電器研究所聯(lián)合研制項(xiàng)目《電力機(jī)車壓縮機(jī)溫度報(bào)警研制》開展，針對(duì)鐵路機(jī)車壓縮機(jī)運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采用單片機(jī)技術(shù)與總線控制技術(shù)相結(jié)合的方法，結(jié)合機(jī)車現(xiàn)有的JHJ-III型防火報(bào)警系統(tǒng)，以ARM系列單片機(jī)為核心控制器，設(shè)計(jì)和開發(fā)了一種專門適用

3、于鐵路機(jī)車的智能空氣壓縮機(jī)溫度保護(hù)控制系統(tǒng)，在原有超溫保護(hù)停機(jī)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)溫度的實(shí)時(shí)顯示、超溫報(bào)警以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，給機(jī)車司乘人員預(yù)防不明原因的壓縮機(jī)停機(jī)以及機(jī)車檢修工作者對(duì)壓縮機(jī)故障的判斷提供了重要依據(jù)和直觀判斷。
　　系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本著方便實(shí)現(xiàn)、可靠性強(qiáng)、成本低、易于操作的設(shè)計(jì)原則，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，主要進(jìn)行了系統(tǒng)硬件和軟件兩部分的設(shè)計(jì)。本論文主要研究?jī)?nèi)容有以下幾方面：
　　(1)本文對(duì)系統(tǒng)硬件電路所需

4、主要電子器件單片機(jī)、溫度傳感器、總線等進(jìn)行了選型，決定采用STM32F103C8T6型ARM芯片為核心控制器，PT100熱電阻為溫度傳感器，RS-485總線為通信方式。
　　(2)在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案下，本文詳細(xì)論述了壓縮機(jī)溫度保護(hù)控制系統(tǒng)中硬件和軟件的設(shè)計(jì)過程，主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、溫度采集調(diào)理電路、壓力檢測(cè)電路、總線通信電路、報(bào)警輸出電路、超溫控制輸出電路等模塊的硬件和軟件設(shè)計(jì)以及對(duì)防火主機(jī)溫度顯示的軟件程序修改。
　　

5、(3)為了提高壓縮機(jī)溫度數(shù)據(jù)的采集精度，本文設(shè)計(jì)了對(duì)壓縮機(jī)溫度采集數(shù)據(jù)的濾波處理，完成了基于MATLAB的卡爾曼濾波器的仿真與實(shí)現(xiàn)。
　　本系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，利用RS-485總線將設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)溫度控制系統(tǒng)、JHJ-III型防火主機(jī)、溫度傳感器相連接來模擬機(jī)車環(huán)境采集壓縮機(jī)溫度，并在SS8機(jī)車上進(jìn)行了綜合測(cè)試。測(cè)試結(jié)果不僅說明了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及與JHJ-III型防火主機(jī)配合的可行性，同時(shí)驗(yàn)證了所研發(fā)的壓縮機(jī)溫度保護(hù)控制系統(tǒng)達(dá)到