基于單片機控制的鐵路機車壓縮機溫度控制電路的研究.pdf

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

2、給機車正常運行造成了嚴重的影響，因此對鐵路機車壓縮機溫度保護控制電路的研究對于壓縮機的安全可靠工作具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。
　　本論文研究工作依托廣州(鐵路)集團公司與中國鐵道科學(xué)研究院成都電子電器研究所聯(lián)合研制項目《電力機車壓縮機溫度報警研制》開展，針對鐵路機車壓縮機運行的現(xiàn)場實際，采用單片機技術(shù)與總線控制技術(shù)相結(jié)合的方法，結(jié)合機車現(xiàn)有的JHJ-III型防火報警系統(tǒng)，以ARM系列單片機為核心控制器，設(shè)計和開發(fā)了一種專門適用

3、于鐵路機車的智能空氣壓縮機溫度保護控制系統(tǒng)，在原有超溫保護停機的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了壓縮機溫度的實時顯示、超溫報警以及數(shù)據(jù)存儲等功能，給機車司乘人員預(yù)防不明原因的壓縮機停機以及機車檢修工作者對壓縮機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)計本著方便實現(xiàn)、可靠性強、成本低、易于操作的設(shè)計原則，采用模塊化的設(shè)計思想，主要進行了系統(tǒng)硬件和軟件兩部分的設(shè)計。本論文主要研究內(nèi)容有以下幾方面：
　　(1)本文對系統(tǒng)硬件電路所需

4、主要電子器件單片機、溫度傳感器、總線等進行了選型，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)計方案下，本文詳細論述了壓縮機溫度保護控制系統(tǒng)中硬件和軟件的設(shè)計過程，主要包括單片機最小系統(tǒng)、溫度采集調(diào)理電路、壓力檢測電路、總線通信電路、報警輸出電路、超溫控制輸出電路等模塊的硬件和軟件設(shè)計以及對防火主機溫度顯示的軟件程序修改。
　　

5、(3)為了提高壓縮機溫度數(shù)據(jù)的采集精度，本文設(shè)計了對壓縮機溫度采集數(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現(xiàn)。
　　本系統(tǒng)在實驗室環(huán)境下，利用RS-485總線將設(shè)計的壓縮機溫度控制系統(tǒng)、JHJ-III型防火主機、溫度傳感器相連接來模擬機車環(huán)境采集壓縮機溫度，并在SS8機車上進行了綜合測試。測試結(jié)果不僅說明了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及與JHJ-III型防火主機配合的可行性，同時驗證了所研發(fā)的壓縮機溫度保護控制系統(tǒng)達到