基于網絡控制的機車新型燃油、機油、水自動發(fā)放系統(tǒng)的開發(fā)

陳 偉

(烏魯木齊鐵路局 烏魯木齊機務段,新疆烏魯木齊830023)

目前國內內燃機車燃油、機油和水的發(fā)放很多機務段仍然采用最原始的手動方式。雖然國內鐵路系統(tǒng)有一些機務段已經在使用燃油、機油的自動發(fā)放裝置和系統(tǒng),但是系統(tǒng)的實時性、測量精度和數據采集等還遠不能滿足實際應用要求。如福州機務段2000年研制出了JYZ-1型加油自動控制裝置,并通過了原福州鐵路分局組織的技術驗收,該裝置采用89C52單片機對流量脈沖進行計數,輸出控制信號。該控制裝置結構簡單,功能單一,操作界面不好,不利于油脂發(fā)放作業(yè)人員的操作。以烏魯木齊機務段本段整備場為例:平均每日發(fā)放250 t燃油,日整備機車125臺,每日當班人員即要給機車上燃油又要統(tǒng)計每臺機車發(fā)油數據,同時也要計算當日燃油發(fā)放量.手工統(tǒng)計作業(yè)量很大,經常發(fā)生交接記錄和統(tǒng)計數據上報錯誤問題;其次過去采用的機械式流量計由于測量精度較差,導致整備作業(yè)人員與乘務員交接燃油時采取以燃油箱的刻度為標準,就是以1格或半格為單位進行交接(1格燃油為100 dm3),造成交接數據存在較大差異。為此我們開發(fā)了這種新型的油脂發(fā)放系統(tǒng)。使機車油脂發(fā)放過程安全高效、提高機車油脂發(fā)放的管理效能、減少重復勞動和人為的不利因素。

1 系統(tǒng)組成及設計目標

1.1 系統(tǒng)組成

機務段機車燃油、機油和軟水自動發(fā)放系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成:現場自動控制、遠程計算機管理及監(jiān)控、燃油計量、管路控制和安全保障等,如圖1所示。

圖1 油品(水)自動發(fā)放系統(tǒng)結構

1.2 系統(tǒng)設計總目標

(1)標準配置:同時完成整備場和檢修庫2路燃油、機油和軟水的發(fā)放。

(2)燃油測量系統(tǒng)精度高,使用可靠,并具有自檢功能。

(3)發(fā)放數據存入數據庫,生成各種管理報表。

(4)操作臺鑰匙門控制3種發(fā)放方式:自動聯機方式、脫機方式、手動方式。

(5)微機操作簡單直觀,必要步驟有安全提示,避免了誤操作。顯示屏及微機界面對發(fā)放數據實時顯示,便于室內及室外工作人員對發(fā)放過程的監(jiān)控。

2 系統(tǒng)詳細設計

2.1 現場自動控制

現場自動控制界面設計采用PLC模塊化設計。自動控制系統(tǒng)選用的S7-300可編程控制器做為現場自動控制部分的控制核心。S7-300是模塊化中小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應用。S7-300可編程序控制器是模塊化結構設計。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。整個控制臺包括:控制器、人機界面、電源部分、燈按鈕操作面板、控制繼電器輸出?？刂破靼?電源、S7-315-2DP CPU、SM 321開關量輸入模塊、SM322開關量輸出模塊、FM350-2計數器模塊。上位監(jiān)控機采用CP5611網卡完成計算機與PLC之間的數據通訊,采用PROFIBUS-DP現場工業(yè)總線。人機界面采用TP070觸摸屏,與可編程控制器采用MPI組成通訊網。

2.2 流量計

流量計的種類很多,有孔板式的差壓流量計、超聲波流量計等,從使用的成本、精度和可靠性來考慮,本系統(tǒng)選用橢圓齒輪流量計。橢圓齒輪流量計(Oval Gear Flowmeter)是一種容積式流量計,又稱排量流量計(Positive Displacement Flowmeter),簡稱PD流量計或PDF,在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分,根據計量室逐次、重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流量體積總量。

PDF計量精度高,基本誤差一般為±0.5%R,特殊的可達±0.2%R或更高。PDF在旋轉流和管道阻流件流速場畸變時對計量精確度沒有影響,沒有前置直管段要求。這一點在現場使用中有重要的意義。PDF是直讀式儀表,無需外部能源,可直接獲得累計總量,清晰明了,操作簡便。

2.3 電磁閥

電磁閥是實現油路開關控制的關鍵器件,在加油機油路中,它與油泵的正確配合是自動發(fā)油的關鍵因素之一,發(fā)油時,先開閥后開泵,停止時,先關泵后關閥,保證管路油壓不至于過高而造成油泵和管路的損壞。電磁閥的選型遵循安全性、可靠性、實用性、經濟性4項原則和6個方面的現場工況(管道參數、介質參數、壓力參數、電源參數、動作方式、特殊要求)來進行選型。本工程選用先導式電磁閥。

2.4 上位軟件

本工程采用工業(yè)組態(tài)軟件CITECT5.4進行開發(fā)。

2.5 系統(tǒng)功能

以工業(yè)控制組態(tài)軟件為開發(fā)及運行平臺。實時監(jiān)控應用軟件主要負責系統(tǒng)數據的采集處理、各種運行操作、參數設置、系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視,數據記錄,動態(tài)運行報告生成及打印,提供故障報警、故障信息顯示等功能。

系統(tǒng)運行監(jiān)視模塊:對加油機的控制方式、運行模式、運行狀態(tài)、運行參數進行監(jiān)視;操作人員可以方便地進行畫面切換,了解各加油機整體運行工況的同時,能夠對運行部位進行重點監(jiān)控,了解運行部位的詳細信息。

系統(tǒng)動態(tài)運行曲線監(jiān)視模塊:動態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)運行過程中的動態(tài)參量的變化曲線。

系統(tǒng)運行參數設置模塊:通過系統(tǒng)運行參數設置模塊向現地PLC進行系統(tǒng)參數設置、各運行狀態(tài)下的運行參數設置、網絡通訊參數設置、各具體設備、傳感器的參數設置、故障檢測參數設置。

故障報警、故障信息顯示:根據集控、現場故障檢測報表,進行故障定位,顯示故障代號、故障名稱、故障等級、故障位置、故障原因,并記錄故障及相關信息。

動態(tài)運行報告生成及打印模塊:系統(tǒng)運行過程動態(tài)打印各種運行報告、故障及故障處理報告。

各種油料報表的生成、顯示、打印。對加注信息、操作信息可以按日期、類型等進行查詢及打印。

2.6 Web服務器

選用java-ee-sdk-5-windows軟件包作為WWW平臺,數據流程如圖2所示。Java/Java EE/EJB功能為系統(tǒng)提供了高效的信息服務。借助Internet網絡,管理人員無需到各個加油點就可以了解到各個加油點的工作情況,能夠直接了解整個部門的工作流程和收費進展情況,對于個別“發(fā)油”過程出現的問題,可以直接有效的進行控制和管理。

圖2 平臺架構

3 新型機車用油、水自動發(fā)放系統(tǒng)的操作

3.1 加油操作說明

首先檢查系統(tǒng)供電正常,急停開關在正常位置,然后選擇要進行的操作,按“操作員登錄”系統(tǒng)進入圖3,提示輸入密碼,輸入的密碼(100)正確后進入圖4,輸入登錄信息,然后按“繼續(xù)”進入圖5,選擇操作柴油或機油,選定后進入柴油或機油操作系統(tǒng),選擇柴油見圖6,輸入設定的加油量,然后啟動柴油泵,根據實際啟動1#電磁閥或2#電磁閥,確定無誤后按“開始”,系統(tǒng)開始加油,當實際加油量等于設定加油量時,系統(tǒng)自動停機,如果在加油過程中停止加油可按“停止”,同時在加油過程中可修改設定加油量。

圖3 提示輸入密碼

圖4 輸入登錄信息

圖5 選擇操作柴油或機油

圖6 選擇柴油

圖7 參數設定

參數設定見圖7,可設定系統(tǒng)參數,如柴油體積密度、機油體積密度、1#柴油流量計脈沖系數、2#柴油流量計脈沖系數、1#機油流量計脈沖系數、2#機油流量計脈沖系數等。

3.2 計算機監(jiān)控模塊

監(jiān)測系統(tǒng)采用界面友好的CITECT組態(tài)軟件實現遠程的自動監(jiān)測。實現整個系統(tǒng)的自動化管理,完成加油系統(tǒng)的監(jiān)測、故障及操作信息記錄。如加注信息有操作員代碼、操作員姓名、司機保單號碼、機車型號、車次、設定上油量、實際上油量、油單編號、司機代碼、司機姓名,泵閥的狀態(tài)實時監(jiān)測。可以通過按“機油加注監(jiān)控”切換到機油加注實時監(jiān)控畫面,通過按“返回”返回主畫面,人性化的設計使工作人員通過簡單明了畫面了解整個系統(tǒng)的運行情況。

在報表系統(tǒng)詳細記錄了操作人員操作的日期、機車型號、車次、油柱、開始時間、停止時間、撥前數、撥后數、流量、總重、報單號、領油司機、操作工等信息。

3.3 遠程數據查詢模塊

在鐵路辦公網絡的任何一臺連網的客戶計算機上,打開IE6.0(版本必須是6.0及以上)瀏覽器,地址欄錄入服務器的IP地址后,輸入用戶名和密碼后,按回車鍵,就可以打開燃油查詢系統(tǒng),如圖8所示。

3.4 報表模塊

計算機系統(tǒng)可以自動將加油機的數據取來,合成鐵路局系統(tǒng)統(tǒng)計格式的報表。單擊圖8左面菜單樹的“數據管理”條目,再單擊“鐵油 7”、“鐵油8”、“調撥單”條目,即可生成報表。

5 結束語

烏魯木齊鐵路局烏魯木齊機務段研制機車新型燃油、機油、水自動發(fā)放系統(tǒng)實現了機車燃油、機油、軟水自動發(fā)放和自動計量。該系統(tǒng)最為突出的特點是節(jié)能、增效、安全,具體體現在以下幾個方面:在發(fā)放控制上,通過雙閥定位控制,將每次燃油發(fā)放精確到立方分米(以1臺機車為例,發(fā)放2 000 dm3燃油精度誤差不超過5 dm3);在增效上,對加油工、機車車次、司機、加油量一次定位,自動生成鐵油系列報表,可按車次、司機、車型等自動統(tǒng)計各種數據,以便管理人員管理,將統(tǒng)計人員從繁重的統(tǒng)計工作中解放出來,避免了誤報、漏報、虛假報表的產生,并為油庫用油計劃提供了可靠依據;在管理方面,為各級管理者提供了更加透明的數據界面,動態(tài)顯示全方位的燃油數據;在消防安全上,通過拆除每個發(fā)油柱下的電機和泵,采用燃油、機油和軟水的集中發(fā)放,消除了整備場作業(yè)場所的安全隱患。

圖8 加油數據查詢

[1] 余先濤,曹先韜,莫易敏,等.基于總線控制機的機車油脂自動發(fā)放系統(tǒng)的實現[J].鐵路計算機應用,2005,(5):9-11.

[2] 莫易敏,胡文平,江先志.基于PC104的控制系統(tǒng)在機車加油控制臺的應用[J].內燃機車,2005,(4):28-31.