摘 要：中煤平朔公司使用的170D、R190和630E等电动轮卡车，采用美国GE公司上世纪七十年代研发生产的STATEX Ⅱ静态励磁系统，此套系统已经在平朔运行二十多年，随着使用年限的增加，其系统元件严重老化，工作性能显著下降，由于当时技术限制所带来的缺陷也愈加明显，已经成为制约设备高效运行的瓶颈。针对这一现状，平朔公司露天设备维修中心与北京雄霸康宇科技公司合作，展开了对该控制系统的升级改造工作，并成功实现了“XB-II电动轮微机控制系统”在平朔矿用卡车上的测试运行，该系统基于计算机程序控制，用软件实现了大部分STATEX Ⅱ控制系统中硬件实现的功能，产品结构大幅简化，维修效率显著提高。本文就“XB-II电动轮微机控制系统”的工作原理及其在平朔矿区的应用情况展开论述，并评估了其积极的社会价值和经济效益。
关键词：电动轮；露天矿；计算机控制
中图分类号： TD67 文献标识码：A
1．引言 中煤平朔作为我国最早的改革开放试验田，早在上世纪八十年代就从美国引进了当时著名的170D卡车，随后，R190和630E等电动轮卡车又陆续进入平朔矿区，这几种车型均采用美国GE公司上世纪七十年代研发生产的STATEX Ⅱ静态励磁系统。到目前为止，此套系统已经在平朔运行二十多年，随着使用年限的增加，其系统元件严重老化，工作性能显著下降，由于当时技术限制所带来的缺陷也愈加明显，已经成为制约设备高效运行的瓶颈。
针对这一现状，平朔公司露天设备维修中心与北京北京雄霸康宇科技公司合作，展开了对该控制系统的升级改造工作，并成功实现了“XB-II电动轮微机控制系统”在平朔矿用卡车上的测试运行，该系统基于计算机程序控制，用软件实现了大部分STATEX Ⅱ控制系统中硬件实现的功能，产品结构大幅简化，维修效率显著提高。
2. STATEX Ⅱ系统简介
GE公司开发的STATEX Ⅱ控制系统应用于多个厂家的多种卡车，但其核心主要包括两部分：一是逻辑控制系统，它控制卡车在加速驱动或动态减速制动状态时各接触器的吸合或跌落状态，以及各接触器的吸合或跌落顺序；二是励磁脉冲控制系统，它控制卡车主电机和电动轮的磁场励磁脉冲。STATEXⅡ控制系统包括FL236盘即逻辑控制系统和FL191盘即励磁脉冲控制系统，整个控制系统共有33块控制卡件，共同完成卡车在各种工况和模式下的正常运行,其结构图见图1。
图1 STATEX Ⅱ控制系统硬件分布图
在加速驱动状态，MF、P1、GF和GFR各接触器按照逻辑顺序吸合，当各接触器吸合后投入助推使主电机开始发电，主电机的三次谐波交流电整流后提供主电机磁场电流，同时解除助推。主电机产生的三相交流电经整流后给电动轮提供直流电枢电流，主电机的三次谐波交流电整流后提供电动轮磁场电流，两台直流电机运转带动机械结构运行，卡车可以向前或向后驱动。在动态减速制动状态，RP、MF、GF和GFR各接触器按照逻辑顺序吸合，当各接触器吸合后投入助推使主电机开始发电，主电机的三次谐波交流电整流后提供主电机磁场电流，同时解除助推。主电机的三次谐波交流电整流后提供电动轮磁场电流，此时两电动轮直流电机成为发电机，把卡车的动能转变为电能，电能又转变为热能通过电阻栅散失掉，达到卡车减速的目的。
3. XB-II电动轮微机控制系统的结构与功能
在“不改变原有机械结构、兼容原有电气信号和内部控制方式”的原则上，采用“XB-II电动轮微机控制系统”替换原有的FL191盘和FL236盘。“XB-II电动轮微机控制系统”控制系统包括XB275电气控制系统，和XB200B液晶显示监控系统，通过现场局域CAN总线实现通讯，如图1所示：
图2 XB-II电动轮微机控制系统结构图
XB275安装在电器柜内，负责采集和处理车辆各种数据，发出正确的励磁和逻辑指令，保证车辆正确运行，为实时状态监控提供数据。XB200B实时状态监控系统安装在驾驶室，用来实现以下功能：
（1）实时显示车辆运行的各种数据，包括模拟量和开关量，为正常行车提供可视依据。
（2）故障报警，为安全行车提供保障。通过“数字故障代码+中文故障提示+声光报警”的方式，提示车辆出现故障。
（3）故障存储，将故障发生的类别和时间存储在FLASH上，为维修人员提供检修依据。
（4）智能维修，提供牵引逻辑和制动逻辑的逻辑图表，为维修人员提供逻辑推理依据。
（5）接触器电磁阀动作统计，为维修人员提供器件更换依据。
（6）参数设定，使技术人员可以根据车型的不同改变相应参数设置。
4. 微机控制系统硬件结构和安装
在硬件安装方面，改造后的控制系统机箱沿用原系统FL236盘的四个地角螺栓，不改动原车其他机械结构。输入的信号方面，只需将车上原有的信号插头CN，CN1和CN2，与改造后的控制系统机箱中的三个连接器连接即可，由此可实现与原产品整体互换，安装一步到位，方便快捷。详见图3：
图3 XB-II控制系统硬件分布图
XB275机箱内有四块插板，排列方向和插接方式与FL275盘相近，上面使用一块密封盖板固定插板，密封盖板的两边各使用两个搭扣锁进行锁定，密封盖板背面使用具有弹性的橡胶体压牢插板。
XB200B液晶显示监控系统由液晶显示屏、操作键盘、控制电路板、电源等组成。液晶显示屏用支架固定在驾驶室的顶端，显示屏向地面方向倾斜45度角，便于观察和操作。XB200B显示控制系统的供电电源使用仪表盘内的+28V电源，需从仪表盘引出电源线。
XB275和XB200B之间通过专用的CAN总线进行连接。CAN总线使用两芯屏蔽双绞电缆线。双绞电缆线的外部使用金属螺纹管进行保护，电缆线线径较小，可以沿原车电器柜到仪表盘的电缆走线进行布线。
5. 微机数字化升级改造项目综合评估
STATEX II静态励磁系统属于比较陈旧的控制系统，共使用33块控制板卡，元器件多，连线多，因此造成故障点很多，维修相当复杂。而“XB-II电动轮控制系统”仅使用4块插板，用软件实现了大部分STATEX II控制系统中硬件实现的功能，使产品结构得以大幅简化。STATEX II控制系统不能显示卡车运行中的各种参数，对卡车的运行状态只能通过控制板卡上的几个测试孔和指示灯来判断，而“XB-II电动轮控制系统”则可以通过安装在驾驶室的液晶显示监控系统实时显示卡车的各种运行参数，随时监测车辆的运行状态。在故障出现时，系统可进行智能判断，有效地防止卡车电气配件的进一步损坏。同时，通过液晶显示监测器中的故障智能提示功能，维修人员可以对发生的故障一目了然，缩短故障检测判断的时间，提高维修效率。同时，采用数字化升级改造后，大大提高了控制系统的响应速度，控制系统的稳定性得到进一步提高，也可以避免因控制系统原因造成的电机等总成件的损坏。
本项目属国内唯一能够完全取代进口设备的国产化产品，不仅填补了同类产品的国内空白，还可以为矿山企业节省大量外汇，使其不再依赖进口设备。 同时，由于国外同类产品采购周期长，修复难度大，价格昂贵等缺陷，卡车的出动率和成本消耗始终是卡车高效运行的阻力，本项目的推广应用，将为企业降低成本、提高设备出动率起到积极的作用。
参考文献
[1]王昌贵. 矿用汽车电子控制技术新发展[J].采矿技术, 1994(21 ).
推荐访问： 卡车 数字化 控制系统 改造 升级
