PLC 控制在移動(dòng)接觸網(wǎng)中的應(yīng)用

李自力

(中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，天津 300308)

目前，我國煤礦的鐵路裝運(yùn)煤都是采用裝煤筒倉向運(yùn)煤專列進(jìn)行不停車的連續(xù)裝運(yùn)。這種裝煤筒倉橫跨在鐵路線路的中央，通過筒倉的定量漏斗倉和溜槽向運(yùn)煤專列定量授煤。由于這種定量漏斗倉和溜槽完全占據(jù)了電氣化鐵路線路上部的空間，該區(qū)域不能架設(shè)供電接觸網(wǎng)，使裝煤筒倉內(nèi)形成了長距離的無電區(qū)。經(jīng)理論計(jì)算和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，列車以“低恒速”運(yùn)行的前提下，電力機(jī)車既不能利用慣性闖過該段區(qū)域，也難以預(yù)先操縱機(jī)車前、后受電弓升降，保證機(jī)車不斷電地在該區(qū)段內(nèi)運(yùn)行。為此，只有更換內(nèi)燃機(jī)車或采用雙臺(tái)電力機(jī)車才能完成。這樣既增加了一系列相關(guān)設(shè)施的投資和附加作業(yè)，又大大降低了工作效率。隨著電氣化鐵路在煤炭行業(yè)的不斷發(fā)展，這個(gè)問題更加凸顯，如何才能進(jìn)一步適應(yīng)和發(fā)揮電力機(jī)車多拉快跑的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接觸網(wǎng)同筒倉裝車系統(tǒng)自動(dòng)化配合，保證電力機(jī)車在筒倉下的自由進(jìn)出，成為亟待解決的問題。

1 PLC的引入

PLC是以微機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，它的結(jié)構(gòu)形式基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，小型PLC是為取代傳統(tǒng)的繼電接觸式控制系統(tǒng)和其他順序控制器而設(shè)計(jì)的，故又與通用微型計(jì)算機(jī)的硬件有所區(qū)別。它是把繼電器控制的優(yōu)點(diǎn)，與計(jì)算機(jī)的功能齊全、靈活性、通用性相結(jié)合，用計(jì)算機(jī)編程軟件邏輯代替繼電器接線邏輯的通用性自動(dòng)控制設(shè)備，是一種較理想的新型工業(yè)控制裝置。因此，選用可編程控制器(PLC)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接觸網(wǎng)的自動(dòng)控制。

2 移動(dòng)接觸網(wǎng)的工作原理

移動(dòng)接觸網(wǎng)的工作原理見圖1。

圖1 移動(dòng)接觸網(wǎng)工作原理示意圖

初始狀態(tài)，溜煤槽在其停駐位(升起)，移動(dòng)接觸網(wǎng)處于工作位，移動(dòng)接觸網(wǎng)線(Ⅲ區(qū))與分段絕緣器后端接觸線(Ⅱ區(qū))導(dǎo)通，隔離開關(guān)斷開，移動(dòng)接觸網(wǎng)不帶電;當(dāng)升前弓(禁止升雙弓)的牽引機(jī)車進(jìn)入裝煤站前端(I區(qū))時(shí)，傳感器1檢測到有火車進(jìn)入，提供信號(hào)至控制系統(tǒng)使隔離開關(guān)閉合，分段絕緣器后端及移動(dòng)接觸網(wǎng)(Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū))帶電，溜煤槽仍在其停駐位，且移動(dòng)式接觸網(wǎng)處于工作位，機(jī)車從煤倉下順利受電通過;當(dāng)機(jī)車?yán)^續(xù)前行至前弓與固定接觸網(wǎng)線接觸(Ⅳ區(qū))并離開移動(dòng)接觸網(wǎng)線時(shí)，傳感器2，3檢測到機(jī)車進(jìn)入正常接觸網(wǎng)線供電區(qū)(Ⅴ區(qū))，提供信號(hào)至控制系統(tǒng)使隔離開關(guān)斷開，并驅(qū)使移動(dòng)接觸網(wǎng)線從工作位移動(dòng)到停駐位，此時(shí)溜煤槽才能由其停駐位滑向工作位，開始自動(dòng)裝煤，當(dāng)煤車裝完離開后，升起溜煤槽并至停駐位，傳感器2，3檢測到車輛全部離開后(即裝煤完成)，驅(qū)使移動(dòng)接觸網(wǎng)從停駐位移動(dòng)至工作位，達(dá)到初始位置，保證行車安全，從此完成了一個(gè)工作循環(huán)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一次運(yùn)行程序。

3 PLC控制原理

根據(jù)移動(dòng)接觸網(wǎng)的工作原理需求，選擇了相適應(yīng)的PLC控制裝置，分自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式，運(yùn)行過程中可隨情況選擇，其控制流程圖見圖2。

整個(gè)電氣控制過程應(yīng)用了電氣互鎖，自動(dòng)檢測等安全防護(hù)措施，首先移動(dòng)接觸網(wǎng)必須在煤倉收起時(shí)進(jìn)入工作位，這就要求移動(dòng)接觸網(wǎng)控制箱與煤倉升降互鎖，煤倉升起移動(dòng)網(wǎng)才能進(jìn)入，移動(dòng)網(wǎng)退出煤倉才能下落;其次移動(dòng)接觸網(wǎng)必須在斷電后進(jìn)行移動(dòng)操作，移動(dòng)接觸網(wǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與隔離開關(guān)要求互鎖，隔離開關(guān)處于分?jǐn)辔?，移?dòng)接觸網(wǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)才能通電;隔離開關(guān)處于合閘狀態(tài)，則接觸網(wǎng)控制就不能啟動(dòng)電機(jī)。同樣，移動(dòng)接觸網(wǎng)處于移動(dòng)時(shí)，不允許隔離開關(guān)進(jìn)行合閘操作;只有當(dāng)接觸網(wǎng)恢復(fù)至正常工作位置后，才允許隔離開關(guān)進(jìn)行合閘操作。該系統(tǒng)運(yùn)用PLC控制，操作簡單，安全可靠，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中任何誤動(dòng)作或機(jī)電故障都會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，便于操作人員及時(shí)排除故障，同時(shí)控制系統(tǒng)中留有剩余的控制觸點(diǎn)，便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)。

4 PLC軟件設(shè)計(jì)

控制程序采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，層次分明，結(jié)構(gòu)清楚。程序分為:自動(dòng)控制程序、手動(dòng)控制程序、檢修狀態(tài)三種功能模塊。

4.1 自動(dòng)控制程序

檢測模塊根據(jù)采集到的電力機(jī)車位置、移動(dòng)接觸網(wǎng)位置及溜槽狀態(tài)自動(dòng)控制移動(dòng)接觸網(wǎng)的進(jìn)、退網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車穩(wěn)定通過裝煤筒倉。移動(dòng)接觸網(wǎng)控制裝置采集及驅(qū)動(dòng)圖如圖3所示。

4.2 手動(dòng)控制程序

1)電源開關(guān)打到“開”位置，“電源指示”燈亮，系統(tǒng)帶電，“移動(dòng)網(wǎng)進(jìn)入指示”燈亮，此時(shí)移動(dòng)網(wǎng)應(yīng)處于初始位即工作位;2)“正常—檢修”開關(guān)打到“正?！睜顟B(tài);3)“自動(dòng)—手動(dòng)”開關(guān)打到“手動(dòng)”，系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)控制狀態(tài);4)接收到機(jī)車進(jìn)入信號(hào)后，按下“隔離開關(guān)閉合”按鈕，隔離開關(guān)合閘，“隔離開關(guān)”指示燈亮，移動(dòng)接觸網(wǎng)帶電，機(jī)車可順利通過;5)接收到機(jī)車出倉信號(hào)后，按下“隔離開關(guān)分?jǐn)唷卑粹o，隔離開關(guān)分閘，“隔離開關(guān)”指示燈不亮，移動(dòng)接觸網(wǎng)斷電;6)按下“移動(dòng)網(wǎng)退出”按鈕，移動(dòng)網(wǎng)退出，“移動(dòng)網(wǎng)退出指示”燈亮;7)接收到車輛全部出倉信號(hào)后，按下“移動(dòng)網(wǎng)復(fù)位”按鈕，移動(dòng)網(wǎng)回到初始位置即工作位，“移動(dòng)網(wǎng)進(jìn)入指示”燈亮，并等待進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。

圖2 移動(dòng)接觸網(wǎng)PLC控制流程圖

圖3 移動(dòng)接觸網(wǎng)控制裝置采集及驅(qū)動(dòng)圖

4.3 檢修狀態(tài)

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中任何誤動(dòng)作或機(jī)械故障，都會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，“故障指示”燈亮，要求操作人員及時(shí)排除故障。1)“正?！獧z修”開關(guān)打到“檢修”狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)不帶電;2)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)檢修。

5 結(jié)語

實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明，PLC控制系統(tǒng)完全滿足移動(dòng)接觸網(wǎng)控制的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高。用PLC軟件實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接觸網(wǎng)的自動(dòng)控制，其可以根據(jù)具體邏輯編制軟件，這是電子式等硬件線路無法與之相比的，如果真的用硬件線路實(shí)現(xiàn)用PLC系統(tǒng)完成的完善的控制功能，那么它的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本系統(tǒng)，其可靠性也低于本系統(tǒng)。所以無論從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，還是從技術(shù)方面分析，采用PLC實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接觸網(wǎng)的自動(dòng)控制都不失為最佳的選擇。

[1] 陳立定，吳玉香.電氣控制與可編程控制器[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社，2001.

[2] 胡 軍.可編程控制器原理應(yīng)用于實(shí)例解析[M].北京:北京清華大學(xué)出版社，2007.