【doc】东风4型机车柴油机转速调节器的软件设计

【doc】东风4型机车柴油机转速调节器的软件设计 东风4型机车柴油机转速调节器的软件设计 一 l9I1月t5日内髌机车第l1期(恿第285期),. L』_,HLL一一一一,一+. 试验?研究?计算?分析 东风4型机车柴油机转速调节器的软件设计 徐庆标 摘要:论述了为提高软件可靠性采用状态转移法和PL/M96语言嫡制柴油机转速 调 节器实时控制软件的方法 关键词:状态转移转速频率 t引言然布) 东风a型机车柴油机的转建是通过转速调 节器控制70BF3—3i反应式步进电机压缩或释 放联合调节器上的宝塔弹瓒来加以调节.柴油 机转速调节范围从最低转速430tAr~in到最高 转速lOCOr/min.当司机控制器的手柄位处于 "升位时,转速调节器控制步进电机正转,使柴 油机转速上升.传统的转速调节器即使柴油机 转速升至最高转速lO00r/nfin,只要司机手柄位 处于"升位",步进电机就一直正转,这是该种轷 速调节器的,个不足之处.当司机控制器的手 柄位处于"保位"时,转速调节器控制步进电帆 停止转动,保持柴油机转速不变.当司机控制 器的手柄位处于"降位时,转速调节器控制步 进电机反转,使柴油机转速降低.传统的转速 调节器即使柴油机转速降至最低转速430r/ n,如果司机控制器的手柄位仍保持在"降 位,40s后步进电机才停转,这是该种转速调 节器的第二个不足之处.这种转速调节器豹第 三个不足之处是,步进电机的启动与停止过程 没有一个变额升速与变额降速过程.因此步进 电机可能出现失步启动与过冲制动.单片微机 棘陕标,铁道部科学研究院电子所.100081北京市 收穑日精L996~10-28 墼堂丛主,单片机应用 速调节器使用8098CPU进行控制,实 件采用状态转移法和PL/M96结构化 程序设计语言进行设计,提高了软件的合理性 和可靠性. 2状态转移分析 从分析转速调节器控制舶对象——步进电 机的各种状态转移关系人手,得到状态转移袭 (附).状态转移表中包括了状态名称,状态 特征,转移条件和下一状态等四项内容,列出了 所有可能存在的状态,这是编制完整的,可靠的 软件所必需的. 从附表中可以看出,使步进电机状态发生 变化的主要原因是司机控制器的手柄位,这也 是实时控制系统的一大特点.在编制软件对, 首先应读人司机的手柄位,根据不同的手柄位, 再判定步进电机的当前状态,让步进电机转移 到下一合适的状态.对照着附表,分析对应不 同司机手柄位时的程序游程. 2.1司机手柄位处于"保位 (1)判定当前状态是否为停转状态,如处 于停转状态,就返回循环程序继续监视手柄位 状态,否则,判定步进电机是在正转(包括正转 升频状态,正转降频状态和恒额正转状态等三 个状态)还是在反转(包括反转升频状态,反转 降频状态和恒频反转状态等三个状态). 第1]期(总第285期)壤度标:东风型机车袭;由机转违调节嚣的软件设计2l (2)如步进电机在正转,就转移到正转降(3)返回主循环,监视司机手柄位状态 频状态,否则就转移到反转降频状态 跗表步进电机状态转移表 状态状态特征转移条件状苍 司机手柄位扯F刊位且柴油机转速小于3(y]oz/正转凝状态 停转状卷嚣娄机趾于停止不n?n司机手柄位处于"降位,且柴油机转速太430r/反转升频状态 nnn 嚣銎手柄位处于"升位"?步进电机达到设定的换相恒频正转状态 正转升频状态毫量薹司机手柄位处于.保位"或降位"正转降频状态 转状巷和柴油机升速司机手橱位处于"升位".步进电机来逃剜设定的换正转频至小于设定 相频率就需正转降频.以使柴油机转速升至】00oI/的换拥频率状恋 n时步进电机停转 蠹手柄也处于降位步进电机选到设定的换相恒频反转状态 反转升频状志薹耋毒嚣量嚣司机手柄位处于扞位或"升位反转陴捌被巷 转状态和柴油机降建善装舂器鬟嚣嚣荤尘于设定删n时步进电机停转 步进电机以设定柏换司机手柄位处于"保位"或降位" ;或司机手柄位处正转降频状态恒叛正转就态嚣麓于升位"但已到了应该正转降频的时候 步进电机以设定的换司机手柄位处于保位"或"升位" ;或司机手柄位处反转降频状态恒鞭反转状态嚣奏要嚣转'柴于降位"但已到了应该反转降频的时候 步盛电机正转辟颠转司机手柄位娃于"保位或"降位";或"升位"但已到停转状态 正转降频状奄了应谈正转陴撅的时候动 ,柴袖机仍在升速司机手柄位处于升位"且没到应该正转降频的时候正转升频状态 司机手柄位处于"保位或"升位i或"降位但已到停转状态 反转降频状毒荔瑟了虚谈反转释频的时候司机手舾位处于降位"且设到应该反转降频的时候反转升频状态 正转丹频至一小于正转升颠至某一 特定霍盖嚣兰弄嚣譬正转降颍状卷设定蚋挽相颇率状的换相颇率 柄位处于"慑位" 反转升新至一小于司机手柄位处于"降位但步进电机需反转降频. 设定的换相频率状焉羹特定使柴油机转遵降至430t/m~n时步进电机停转;或手反转降鞭状态柄位处于保位" 圈1保位圈 保位流程如图1所示. 2.2司机手柄位处于"升位" (1)判定柴油机转速是否已达到lO00~/ n,如已达到1000tIiIl,步进电机就处于停转 状态.否则,判定步进电机是否在反转. (2)如步进电机在反转,就转移到反转降 额状态,否则,再0定步进电机是否已停转. (3)如步进电机已停转,就转移到正转升 频状态.否则,判定步进电机该不该转移到正转 降频状态 (4)如应该转移到正转降频状态.步进电 内燃机车9昕年 机就转移到该状态,否则,判定步进电机是否已 达到设定的正转换相频率 (5)如已达到设定的正转换相频率,就转 移到恒频正转状态,否则,转移到正转升频状 态; (6)返回主循环,监视司机手柄位状态. 升位流程图如图2所示. 图2升位滤翟图 23司机手柄位处于"降位" (1)判定柴油机转速是否已等于430r/ min,如等于430r/min,步进电机就处于停转状 态,否则,判定步进电机是否在正转 (2)如步进电机在正转,就转移到正转降 频状态,否则,再判定步进电机是否已停转. (3)如步进电机已停转,就转移到反转升 频状态,否则,判定步进电机该不该转移到反转 降频状态. (4)如应该转移到反转降频状态,步进电 机就转移到该状态,否则,判定步进电机是否已 达到设定的反转换相频率. (5)如已达到设定的反转换相频率,就转 移到恒频反转状态,否则,转移到反转升频状 态. (6)返回主循环,监视司机手柄位状态. 降位流程图如图3所示. 图3降位流翟圈 3用PL/M96语言进行编程 PL/M96语言是由美国Intel公司设计的一 种块式结构的高级语言,主要用于Intel公司生 产的单片机和微处理器系统软件和应用软件的 开发它一方面具有一般结构化语言的特点, 层次清晰,便于理解和阅读;另一方面还能象汇 编语言那样可直接利用CPU的硬件特性进行 程序设计,非常适合开发象8098这类单片机应 用程序. 利用状态转移表和PL/M96语言可以基本 上保证整个软件有较好的结构化特性 第ll期(总第285期)橹度标:东风型机车柴油机转速调节器的软件设计 (1)用"DOCASE手柄位"; 升位: 保位; 降位: END;"语句实现不同手柄位转移到不 同的分支程序执行. (2)用"DOcAsE步进电机当前三相通电 顺序; A相通电; AB相通电; BC相通电; B相通电; AC相通电; A相通电; C相通电; A相通电; END;语句实现步进电机正转一步. (3)用"DOCASE步进电机当前三相通电 顺序; A相通电; AC相通电; AB相通电; A相通电; BC相通电; C相通电; B相通电; A相通电; END;"语句实现步进电机反转一步. (4)用"?条件THEN语句1; ELSE语句2;"语句实现各种条件 的判定,以转入不同的分支程序执行. (5)用"DO唧E条件; 程序块: END;"语句实现程序块的循环. 另外,再充分利用DO程序块及其嵌套,编 制出可读性好,效率高,结构化特性良好的PL/ M96语言的8098单片机应用程序 4结束语 整个软件在三环的MCS一96系列仿真器 上调试运行通过,得到预期的实验结果.实验 :利用状态转移法并借助于PL/M结构化 程序设计语言编程是十分有效的.它使整个实 时控制软件划分为不同层次的各个模块及其子 模块,分别对应各自的子程序,从而实现了软件 的模块化和结构化,提高了编程效率和程序设 计的可靠性,是编制实时控制软件的有效方法 之一. 5参考文献 I刘达德等.东风型内燃机车结构和原理北京:中国铁道 出版社.1983. 2余永扳等单片机应用系统的功率接口技术北京:北京航 空航天大学出版社.1992 3周航慈.单片机应用程序设计技术.北京:北京航空航天大 学出版社.1991 4袁涛.孙措胜.PL/M一96程序设计语言及其应用北京:清 华大学出版社.199o 【上接第3o页l 运用环境很差,所以,内燃机车的空调装置的制 冷量最小应为4000keal,~,这样才能保证在一 定的时阔内达到或保持司机室内所要求的微气 候条件. 6结语 内燃机车司机室安装空调装置在我国还处 于研究开发阶段,对内燃机车空调机组的制冷 量,司机室内的温度,湿度,微风速的要求等主 要技术参数尚未制定有关,而有关技术条 件对此也无明确的规定.因此,尽快加强机车 空调装置的研究与开发,制定相应的行业标准 与技术要求,选用和设计新型的适合机车运用 的空调装置装车验证等,是当前迫切需要解决 和进行的工作在当前铁路走向市场,铁路客 运急待提速的形势下,安装机车空调装置对于 提高列车的运行可靠性,安全性具有十分重要 的现实意义.