鐵路抑塵站噴灑控制系統(tǒng)改造方案研究

楊玲玲

摘 要：目前，局管內(nèi)各抑塵站抑塵劑噴灑效率低下，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且設(shè)備陳舊，同時(shí)存在各種不安全隱患，沒(méi)有完整的數(shù)據(jù)跟蹤機(jī)制，不能對(duì)已經(jīng)作業(yè)的信息進(jìn)行查詢和共享。目前針對(duì)抑塵劑噴灑現(xiàn)狀開(kāi)發(fā)出了一套基于PLC控制的抑塵劑噴灑系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以在車輛行進(jìn)中噴灑，無(wú)需人工現(xiàn)場(chǎng)參與，大大提高作業(yè)效率。本方案解決了鐵路抑塵劑噴灑自動(dòng)化的問(wèn)題，已成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，運(yùn)行狀況表明：該系統(tǒng)噴灑效果穩(wěn)定可靠，操作方便，具有良好的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：PLC；噴灑自動(dòng)化；重要性

1 基礎(chǔ)管路設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施主要由預(yù)溶解裝置，攪拌罐、儲(chǔ)液池、管路（含閥門及泵）、噴頭、回流池、清洗罐、水井等組成。預(yù)溶解裝置：由加料斗、加料泵，減速機(jī)、攪拌及傳送料裝置，加壓泵、溶解罐和電磁閥組成。抑塵劑通過(guò)加料斗，攪拌及傳送料裝置送入溶解罐，與高速旋轉(zhuǎn)的水渦流充分混合，完成抑塵劑預(yù)溶解并送入攪拌罐，在攪拌罐充分溶解后輸入儲(chǔ)液池，再由噴灑泵、電磁閥通過(guò)噴頭將抑塵劑噴出。攪拌罐：每個(gè)預(yù)溶解裝置下配一個(gè)攪拌罐，由罐體、攪拌電機(jī)和攪拌裝置、潛水泵組成，抑塵劑在攪拌罐內(nèi)完成充分溶解。儲(chǔ)液池：配置2個(gè)儲(chǔ)液池，與攪拌罐管路相通，抑塵劑儲(chǔ)存裝置，每個(gè)儲(chǔ)液池安裝液位傳感器。管路：由噴灑管路、清洗管路和回流管路組成，管路相應(yīng)位置安裝噴灑泵、壓力變送器、電磁流量計(jì)、電磁閥、閘閥，溢流閥等。噴頭：在噴頭處安裝加熱裝置（保溫防凍），旋轉(zhuǎn)擋板，伺服電機(jī)，當(dāng)車廂連接處通過(guò)時(shí)，由伺服電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)擋板，遮擋噴頭，停止噴灑，通過(guò)后，旋轉(zhuǎn)擋板回位，噴頭露出，繼續(xù)噴灑?；亓鞒兀簝?chǔ)存回流的抑塵劑，內(nèi)裝有兩個(gè)排污泵至排污池。清洗罐：入口端與自來(lái)水管相連，出口端通過(guò)電磁閥與噴灑泵相連，清洗時(shí)，打開(kāi)清洗電磁閥，并保證噴灑電磁閥關(guān)閉。

2 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)由進(jìn)線電纜、動(dòng)力電源柜、伺服電機(jī)控制柜、PLC控制柜、變頻器柜、噴頭加熱控制柜、恒壓供水控制柜、預(yù)溶解裝置控制箱、電力電纜、控制線和信號(hào)線組成。

3 噴灑控制系統(tǒng)

3.1 控制系統(tǒng)方案圖

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層：第一層為主控計(jì)算機(jī)和打印機(jī)，第二層為車號(hào)讀出器，PLC及擴(kuò)展模塊和測(cè)速雷達(dá)，第三層為抑塵劑罐液位計(jì)、管路壓力傳感器、流量傳感器、變頻器、光電傳感器、電磁閥、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)。第一層和第二層主要采用RS-232和RS-485網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。第三層主要是數(shù)據(jù)采集設(shè)備，與PLC連接信號(hào)均為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA模擬量信號(hào)和開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)。

3.2 系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)

主控計(jì)算機(jī)軟件采用VB高級(jí)程序語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，模塊化設(shè)計(jì)，靈活性好，可隨時(shí)擴(kuò)展功能，不受硬件限制。可通過(guò)硬件設(shè)備通訊協(xié)議自主研發(fā)通訊軟件，控制軟件及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理。開(kāi)發(fā)后的程序軟件可以制作成安裝包，可移植性高，只需要在其它計(jì)算機(jī)上安裝就可以將主控機(jī)軟件移植到另一個(gè)抑塵站，一次性開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)成本會(huì)顯著降低。根據(jù)抑塵劑噴灑作業(yè)流程，開(kāi)發(fā)作業(yè)過(guò)程控制軟件，然后下載到PLC的CPU模塊中，與擴(kuò)展模塊共同工作。PLC與主控計(jì)算機(jī)采用自由口通訊模式，可以自由定義通訊協(xié)議，靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)。通訊模式采用RS-485模式，不受現(xiàn)場(chǎng)通訊距離限制，抗干擾性強(qiáng)。

3.3 控制系統(tǒng)功能

（1）通過(guò)計(jì)算機(jī)控制抑塵劑自動(dòng)噴灑，抑塵劑自動(dòng)回流，噴灑管路自動(dòng)清洗。（2）車速小于5km/h時(shí)，自動(dòng)判別相鄰兩節(jié)車箱連接處，此區(qū)域通過(guò)時(shí)，自動(dòng)暫停噴灑，通過(guò)后繼續(xù)噴灑。（3）根據(jù)列車通過(guò)速度，自動(dòng)調(diào)節(jié)抑塵劑的噴灑速度。（4）計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集車號(hào)、管路壓力、抑塵劑罐液面高度，車輛通過(guò)速度。（5）自動(dòng)統(tǒng)計(jì)車號(hào)和該節(jié)車的噴灑量以及全列車噴灑總量。（6）自動(dòng)生成抑塵劑噴灑情況記錄簿和作業(yè)日志，提供打印、歷史作業(yè)記錄查詢等功能。（7）抑塵劑罐液面超限報(bào)警，管路壓力超限報(bào)警和壓力超限自動(dòng)保護(hù)功能。（8）系統(tǒng)具有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制互相切換功能，防止計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障影響作業(yè)。（9）系統(tǒng)具有設(shè)備故障自動(dòng)診斷功能。

4 噴灑控制實(shí)現(xiàn)過(guò)程

車輛通過(guò)時(shí)，操作員確認(rèn)機(jī)車通過(guò)后，按【開(kāi)啟擋板】按鈕，將指令下傳到PLC，由PLC控制伺服電機(jī)，使噴頭擋板開(kāi)啟；按【啟動(dòng)閥門】按鈕，由PLC控制1#和2#電磁閥（單獨(dú)動(dòng)作或同時(shí)動(dòng)作可以設(shè)置）開(kāi)啟；按【泵啟動(dòng)】按鈕，由PLC根據(jù)車速通過(guò)變頻器頻率控制1#和2#噴灑泵（單獨(dú)啟動(dòng)或同時(shí)啟動(dòng)可以設(shè)置），開(kāi)始噴灑作業(yè)，當(dāng)車速小于5km/h時(shí)，由光電開(kāi)關(guān)和PLC自動(dòng)判別相鄰兩節(jié)車箱連接處，此區(qū)域通過(guò)時(shí)，PLC自動(dòng)控制擋板關(guān)閉和開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)連接處通過(guò)時(shí)自動(dòng)暫停噴灑，通過(guò)后繼續(xù)噴灑功能。列車全部通過(guò)后，由光電開(kāi)關(guān)和PLC控制關(guān)閉擋板（可由手動(dòng)按鈕關(guān)閉擋板），按【泵停止】按鈕，由PLC通過(guò)變頻器停止1#和2#噴灑泵，按【關(guān)閉閥門】按鈕，由PLC控制1#和2#電磁閥關(guān)閉，結(jié)束噴灑作業(yè)。操作員按【清洗啟動(dòng)】按鈕，由PLC控制3#電磁閥開(kāi)啟，開(kāi)啟后再控制噴灑電機(jī)啟動(dòng)，進(jìn)行噴灑管路清洗，按【清洗停止】按鈕，PLC控制噴灑電機(jī)停止，停止后控制3#電磁閥關(guān)閉。按【回流啟動(dòng)】按鈕，PLC控制4#和5#回流電磁閥開(kāi)啟，回流結(jié)束后，按【回流停止】按鈕，關(guān)閉4#和5#回流電磁閥。

按【采集數(shù)據(jù)】按鈕，采集車號(hào)和流量，按【打印】按鈕，打印生成相關(guān)報(bào)表。抑塵噴灑自動(dòng)控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，該系統(tǒng)可以在滿足鐵路局要求的前提下，操作方便可靠，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值?？刂葡到y(tǒng)以PLC作為底層控制，操作員通過(guò)鍵盤完成噴灑系統(tǒng)的各個(gè)動(dòng)作的操作。經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)和安裝調(diào)試，達(dá)到了多功能噴灑系統(tǒng)的使用技術(shù)要求。

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