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探讨内燃机车系统的设计和部分系统控制设计

来源:原创五星独胆倍投方案网 添加时间:2019-09-19

内燃机车司机技师五星独胆倍投方案优选五星独胆倍投方案8篇之第三篇:探讨内燃机车系统的设计和部分系统控制设计

  摘要:内燃机车是一种重要的行车设备, 其不仅能够在工程作业中使用还可以用于各种行车的调试与救援, 因此, 对内燃机车PLC控制系统以及优化方式进行分析具有重要意义。文章以GK1C内燃机车为研究对象, 基于FX2N型PLC对内燃机车的系统结构组成进行分析, 然后重点探讨了系统的设计和部分系统控制设计, 以期为内燃机车PLC控制系统的使用提供借鉴。

  关键词:内燃机车; PLC控制系统; 软件设计;

  在实际应用中,PLC已然成为机车电气控制的核心,据资料显示,某公司所购入的内燃机车投入使用时间已长达13年,该机车的电气系统相比新机车主要存在以下问题:控制系统复杂、运行稳定性能以及可靠性能差,发生故障概率大;电气系统的线路因老化严重,控制系统内部分配件可靠性较差,且由于部分配件已出现停产使得对机车的维修成本增加;机车原来所使用的单片系统由于未设置隔离措施使得机车进行调速以及换挡时故障发生率高,这些问题严重影响了内燃机车的正常运行,基于以上背景,通过对内燃机车PLC控制系统及优化方式分析,以期提升该机车运行的可靠性。

内燃机车

  1 系统结构组成

  1.1 PLC单元

  FX2N是该控制系统的主控制单元,主要对机车的各种运行数据进行收集与整理,完成报警、趋势分析以及数据记录等工作。机车操作人员可以借助操作终端来监测机车的实时运行情况。

  1.2 外围单元

  FX2N具有80个I/O点,两个开关量输入模块,一个输出模块和一个模拟量输出模块。内燃机车的各类信号与指令经过输入模块传输至PLC,最终满足对机车的控制要求。图1为机车电气结构示意图。

  图1 系统结构组成??

  1.3 系统功能

  对机车柴油机的启闭进行控制;使用模拟量输入模块对机车的温度以及压力信息号进行采集,并经程序计算得出柴油机的运行转速以及行车速度;当机车在行驶过程中某项模拟量(温度、压力)值大于最大限定值时则能够发出不同级的报警信号;能够通过人机界面对机车的各类运行参数进行反映,如柴油机的转速、机车的速度以及油压、油温等;可以对不同操作级别进行分级加密,并进行实时参数的修改;满足对柴油机无极调速的要求。

  2 系统软件设计

  机车电气控制系统的软件设计主要包括:柴油机启动、数据显示、调速、报警、手/自动控制等子程序模块。其中,柴油机启动子程序模块中,按下启动按钮则A柴油机进行机油预供油泵工作,当待机油压升高至0.1MPa时则预供油泵工作停止,此时,电机启动运行并带动柴油机启动,B柴油机同样完成启动,启动回路断开,避免在运行过程中发生柴油机二次启动,其控制流程图如图2所示。

  图2 柴油机超动控制流程图??

  借助控制系统内部的定位模块完成脉冲输出,进而电机实现无极变速目的,并通过利用上下限开关确保柴油机转速在控制范围内;根据控制系统采集到的各类信号对采样值以及既定的安全设定值进行对比,基于结果发出报警信号;机车手动控制模式下主要是通过操作人员使用操作杆进行开关的转换,并完成档位的调换,在自动控制模式下,主要是基于柴油机的转速以及机车的速度比值控制达到机车自动调速的控制;人机界面设置在操纵台,借助通讯电缆满足信息传输与交换目标,人机界面主要包括共同画面、集中画面以及故障画面等,其中共同画面主要是显示时间以及日期,集中画面则主要反映柴油机的水温、油压以及传动箱油温等信息,故障画面是对机车的故障信息进行显示,并给出相应的故障后果以及处理办法,当机车行驶中发生故障时操作人员能够根据故障画面给出的信息及时对机车故障进行处理。

  3 柴油机控制

  柴油机的控制主要包括包括:柴油机供电启动与柴油机的停机,其中,柴油机的启动参考现代汽车的启动方式,即机车操作人员控制摇杆将手柄置于0位置处,则传动箱处在空挡状态,即可进行柴油机的启动。此时将控权开关进行闭合,继电器得电,启动钥匙将启动开关置于运行位置,柴油机控制系统供电,此时诊断灯发亮。等到柴油机诊断灯灭后则将钥匙开关置于启动位置,启动继电器得电,柴油机起机,当柴油机启动完成后则将启动钥匙重新置于运行位置则启动完毕。EDC是柴油控制系统的核心,其中,EDC和PLC之间的连接是借助CAN总线通讯形式相连,能够获取PLC所输送的控制信号实现柴油机的启闭、调速。此外,通过利用CAN总线通讯能够将柴油机的转速、油温等信息显示在PLC触摸屏上。只需将启动钥匙从运行位置转动至0位置即可达到柴油停机目的。

  4 制动系统控制

  制动系统的控制主要包括对空压机以及空气干燥器、紧急制动以及旁路制动电路的控制。其中,在机车内设置有空压机,该空压机是由柴油机采用皮带驱动,其中泵风是通过PLC系统内机车总风压传感器获取总风压力,并自动对空压机进行控制,若风压小于730kPa时,PLC显示器空压机灯亮,反之当风压高于900kPa时则泵风停止,指示灯灭。此外,若需要强制泵风时则机车操作人员可以通过PLC显示屏上的按钮进行手控供风的调整。机车在行驶过程中若出现紧急情况需按下紧急按钮开关时,制动控制系统内部的紧急电阀得电,此时柴油机处于卸载情况,列车管进行排风,当机车进行紧急制动后则机车处于零速联锁,避免出现机车在减速过程中再次启动。在机车内的主副操纵台旁设置有制动按钮,当PLC发出指令后则旁路制动继电器得电,指示灯亮,此时柴油机开始卸载。

  5 冷却系统控制

  静压油箱内设置有1吸油和1回油过滤器、1低液位报警器和1液压油温传感器,其中,过滤器内均有堵塞发讯器,当过滤器出现堵塞情况时,能够发出高电平,PLC显示器则会显示过滤器堵塞。温度传感器主要是将采集到的油温信息传输至PLC,并显示在显示屏内,同样,当液位小于最小设定值时输入高电平发出报警信号。基于控权段产生的信号,PLC对继电器进行控制,为冷却风扇供电,当冷却风扇处于自动控制模式时,PLC根据系统内设定的对柴油机的进气温度、冷却液温度、传动油温以及静液压油温控制继电器动作,进而实现冷却风扇高低速运行的控制。当冷却风扇处于手动控制时,则主要是通过操作人员查看柴油机的进气温度、冷却液温度、传动油温以及静液压油温,并基于结果进行风扇高低转速的控制。冷却风扇在启动时,应严格遵循由低速向高速,不得使用高速进行直接启动,在进行高低速的转换时应至少在转化档位停留15s才能进行档位转换。在运行过程中若发现冷却风扇发生故障,则应将风扇置于0档位,即切断风扇供电,避免出现风扇再次转动而对维修人员造成伤害。

  6 调试与结论

  PLC技术在内燃机中的使用有效地解决了多种继电器以及接触屏控制系统复杂的问题,简化了工作流程,通过PLC控制系统的使用,机车的电气控制系统工作稳定性得到加强,机车的触摸式液晶显示屏极大地方便了操作人员对机车运行状态的实时监测,此外可以对机车的故障信息进行记录,有助于对设备进行检查与维修。

  参考文献
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