CRH動車構(gòu)架檢測輸送線控制系統(tǒng)研究

摘要：文章介紹了應(yīng)用于上海鐵路局上海虹橋站動車段、武漢鐵路局客運(yùn)專線動車組檢修基地上使用的CRH動車構(gòu)架檢測輸送線控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要功能及使用情況。

關(guān)鍵詞：CRH動車；構(gòu)架檢測；輸送線控制系統(tǒng)；動車組檢修基地；檢修工藝 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U266 文章編號：1009-2374（2015）34-0083-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.043

上海鐵路局上海虹橋站動車段、武漢鐵路局客運(yùn)專線動車組檢修基地采用了“CRH動車構(gòu)架檢測輸送線”，實(shí)現(xiàn)了CRH系列動車構(gòu)架檢修工藝的自動化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，可以兼容CRH全系列構(gòu)架檢修的全套工藝。

1 構(gòu)架檢測輸送線的設(shè)備簡介

1.1 設(shè)備構(gòu)成

構(gòu)架檢修輸送線平面環(huán)形布置，主要由主輸送通道（環(huán)形）、在線操作工位離線通道、構(gòu)架油漆工位離線通道、構(gòu)架清洗工位離線通道等輸送線組成。全線設(shè)置54個在線操作工位分別是：構(gòu)架分解工位8個、構(gòu)架清洗下線和上線工位1個、構(gòu)架翻轉(zhuǎn)前部件拆卸工位4個、構(gòu)架翻轉(zhuǎn)工位2個、構(gòu)架翻轉(zhuǎn)后部件拆卸工位4個、構(gòu)架檢查探傷工位4個、構(gòu)架油漆下線和上線工位1個、油漆后處理工位3個、構(gòu)架修配工位6個、構(gòu)架翻轉(zhuǎn)前部件安裝工位6個、構(gòu)架翻轉(zhuǎn)工位3個、構(gòu)架翻轉(zhuǎn)后部件安裝制動試驗(yàn)工位6個、構(gòu)架輪對組裝工位6個。全線共有輸送段驅(qū)動電機(jī)73套，空中轉(zhuǎn)盤25套，停止器32套，工位供電裝置60套，工件運(yùn)載多功能小車32套以及地面輸送軌道、地面翻轉(zhuǎn)機(jī)、在線清洗機(jī)、檢測專機(jī)。全線布置在160m*60m的矩形區(qū)域內(nèi)。

1.2 用途及工藝要求

1.2.1 檢修工藝：可應(yīng)用于CRH全系列構(gòu)架的三級修、四五級修檢修工藝?？杉嫒軨RH1型、CRH2型、CRH3型、CRH380型、CRH5型動車構(gòu)架的檢修。

1.2.2 采用空中輸送、在線檢修的方式，實(shí)現(xiàn)構(gòu)架一次上線自動完成拆分、檢測、組裝、性能測試等所有檢測工藝，同時采用“魚刺”形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)架的連續(xù)檢測，即構(gòu)架檢測過程中，不影響主線的輸送，基本消除了等待時間。

2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成

整線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上分為三個層次（管理層、控制層、設(shè)備層）、配置兩種工業(yè)總線（工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP），采用集中管理、分散控制的控制方式。

管理層包括2臺上位管理計算機(jī)、54臺工位終端、2臺現(xiàn)場工程師站、主控單元PLC，通過以太網(wǎng)組成局域網(wǎng)。

控制層是以主控單元PLC、地面輸送系統(tǒng)PLC、多功能小車PLC、翻轉(zhuǎn)機(jī)PLC、清洗機(jī)PLC以及檢測機(jī)PLC，通過PROFIBUS-DP總線構(gòu)成，彼此之間傳遞控制連鎖信號。主控PLC采用西門子CPU414H，內(nèi)置兩路PROFIBUS-DP接口，配置以太網(wǎng)接口模塊，冗余控制；地面輸送系統(tǒng)PLC采用西門子CPU315-2PN/DP，內(nèi)置以太網(wǎng)和PROFIBUS-DP接口；翻轉(zhuǎn)機(jī)、清洗機(jī)及檢測機(jī)系統(tǒng)PLC采用西門子S7200PLC，配置EM277 DP接口模塊。多功能小車PLC作為輸送線主控PLC的智能子站，通過PROFIBUS-DP總線交換連鎖信號和故障信息采集。多功能小車采用內(nèi)置CPU的IM151-7藕合器模塊。設(shè)備層主要是通過分布式遠(yuǎn)程I/O站，控制全線的輸送電機(jī)、停止器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？罩休斔腿€分成13個控制區(qū)域，采用西門子ET200M遠(yuǎn)程I/O站，分區(qū)控制本地輸送設(shè)備；空中轉(zhuǎn)盤采用變頻器驅(qū)動；各區(qū)域均可在自動手動模式之間切換，并自動保持各區(qū)域之間的控制連鎖。

3 控制系統(tǒng)功能

管理層用于全線的檢修工位信息管理。

3.1 整體布局信息

檢修工位信息能在工位終端顯示所有構(gòu)件檢修工位的布局和每個工位不同的狀態(tài)信息。通過工位終端輸入信息，顯示屏可以直觀地了解各個工位信息、構(gòu)件的放置位置及構(gòu)件檢修狀態(tài)信息。

3.2 工位狀態(tài)信息

3.2.1 包含工位空置狀態(tài)信息和占用信息，管理計算機(jī)能及時地反映工位的狀態(tài)信息并通過顯示器直觀地了解。

3.2.2 工位占用信息包括構(gòu)架信息和構(gòu)架檢修狀態(tài)信息。構(gòu)架信息包括構(gòu)件所屬車型、列號、車號、位數(shù)等。作業(yè)人員通過系統(tǒng)錄入構(gòu)架信息。工位占用信息能在顯示屏中顯示，便于了解構(gòu)件放置位置信息。

3.2.3 構(gòu)架檢修信息包含構(gòu)架清洗中、檢修中、構(gòu)架檢修完成待校驗(yàn)、構(gòu)架校驗(yàn)信息、構(gòu)架校驗(yàn)完成待組裝、構(gòu)架組裝等信息。作業(yè)人員輸入工號登陸系統(tǒng)確認(rèn)作業(yè)內(nèi)容，顯示屏實(shí)時顯示構(gòu)架檢修狀態(tài)信息的變化。

3.2.4 質(zhì)檢人員輸入工號登陸系統(tǒng)確認(rèn)檢查內(nèi)容，系統(tǒng)記錄構(gòu)架校驗(yàn)信息，實(shí)時顯示構(gòu)架校驗(yàn)信息的變化。調(diào)度通過構(gòu)架校驗(yàn)信息的變化確定構(gòu)架的輸送方案。

3.3 小車運(yùn)輸信息

3.3.1 將小車和工位固定編號，將編號信息錄入系統(tǒng)，通過控制按鈕，顯示屏能顯示小車的位置和運(yùn)輸狀態(tài)信息以及工位信息。

3.3.2 小車的運(yùn)輸狀態(tài)信息包括小車位置信息、小車空置和占用信息及小車吊運(yùn)信息，便于及時掌握小車的動態(tài)。

3.4 作業(yè)信息

3.4.1 作業(yè)信息包括作業(yè)人員、作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)時間、作業(yè)情況、校驗(yàn)情況等信息。

3.4.2 作業(yè)時間包括構(gòu)架檢修時間、校驗(yàn)時間、組裝時間、作業(yè)人員通過輸入工號登陸作業(yè)系統(tǒng)，選擇需作業(yè)內(nèi)容，直至確認(rèn)作業(yè)結(jié)束退出系統(tǒng)，系統(tǒng)自動記錄工位的檢修狀態(tài)信息變化和檢修時間。

3.4.3 作業(yè)人員信息包括作業(yè)人員姓名、工號、作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)完成情況、校驗(yàn)情況信息。

3.5 故障信息

作業(yè)人員可向系統(tǒng)錄入不能解決的故障信息，調(diào)度通過終端顯示的信息及時通知技術(shù)、質(zhì)檢等人員處理故障。故障處理過程可追溯。處理過的故障信息和故障處理方法形成數(shù)據(jù)庫，作業(yè)人員通過查詢檢修故障數(shù)據(jù)庫，提高故障處理的能力和效率。

3.6 技術(shù)工藝標(biāo)準(zhǔn)信息

3.6.1 系統(tǒng)存儲構(gòu)架檢修的工藝標(biāo)準(zhǔn)和檢修項(xiàng)點(diǎn)，作業(yè)人員可查詢不清楚的檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)過程也可查詢是否遺漏檢修項(xiàng)目。

3.6.2 技術(shù)人員可通過終端及時更正系統(tǒng)存儲的檢修標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)項(xiàng)點(diǎn)。如新的技術(shù)通知或工藝改造等涉及的檢修標(biāo)準(zhǔn)及作業(yè)內(nèi)容。

3.7 材料信息

3.7.1 系統(tǒng)能記錄各工位的用料信息，包括偶換件和比換件信息。當(dāng)日生產(chǎn)所必需的換件信息可根據(jù)生產(chǎn)計劃、工藝標(biāo)準(zhǔn)錄入系統(tǒng)。

3.7.2 偶換件信息可通過作業(yè)人員輸入系統(tǒng)，調(diào)度、綜合、材料通過顯示終端掌握工位所需的偶換件信息，并及時向工位配送。如遇缺料及時記錄缺料信息，車間相關(guān)部門及時解決。

3.7.3 系統(tǒng)通過記錄工位用料信息，及時掌握工位的動態(tài)用料情況，包括材料名稱、數(shù)量、所屬車型及部位等材料信息，便于統(tǒng)計檢修用料各備料。

3.8 控制要求及邏輯關(guān)系

3.8.1 小車正常使用流程如下：分解→清洗→檢修工位→組裝→分解。小車目前有兩條環(huán)線，即三級修及四級修檢修區(qū)，環(huán)線走行為單向，工位走行線路可實(shí)現(xiàn)雙向走行。每個工位有工位終端和操控按鈕，操控按鈕分別是要車、放行、暫停、通過操控按鈕，可實(shí)現(xiàn)多功能小車自動運(yùn)行到達(dá)分解、清洗、檢修工位、組裝各工位，實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)輸。

3.8.2 檢修工位需運(yùn)輸前，班組長或作業(yè)負(fù)責(zé)人需登錄系統(tǒng)確認(rèn)班組已完成全部作業(yè)任務(wù)包括自檢完成和質(zhì)檢員在系統(tǒng)中確認(rèn)完成當(dāng)日構(gòu)架檢查任務(wù)后才能進(jìn)行吊運(yùn)，便于構(gòu)架檢修生產(chǎn)的組織。

3.8.3 工位多功能小車，系統(tǒng)有檢修狀態(tài)變化，檢修狀態(tài)包括分解、構(gòu)架清洗、構(gòu)架檢修中、構(gòu)架檢修完工、構(gòu)架待運(yùn)輸、構(gòu)架待交檢、構(gòu)件交檢中、構(gòu)架交檢完成待組裝。顯示屏中構(gòu)架的檢修狀態(tài)只顯示唯一的檢修狀態(tài)信息。

3.9 安全控制要求

3.9.1 每個工位的操作按鈕需有自鎖功能，構(gòu)架占用工位時，操作該工位按鈕時需要得到作業(yè)人員的確認(rèn)后才能進(jìn)件和出件作業(yè)，以保證作業(yè)安全。

3.9.2 工位要車由調(diào)度室控制。系統(tǒng)能及時反映哪個工位的要車信息到調(diào)度終端信息平臺，調(diào)度收到要車信息后調(diào)配小車給工位，確定是哪個工位要車，決定小車是否可放行到該工位，同時根據(jù)小車的位置信息和占用信息，及時快速地調(diào)配小車到達(dá)要車工位，保證生產(chǎn)安全。

3.10 控制邏輯關(guān)系

控制邏輯關(guān)系如圖1所示：

圖1

3.11 檢修狀態(tài)邏輯關(guān)系

檢修中→檢修完成→待運(yùn)輸→待交檢→交檢中→交檢完成待組裝→組裝。

4 結(jié)語

CRH動車構(gòu)架檢測輸送線目前已投入批量化生產(chǎn)階段，產(chǎn)品已應(yīng)用在北京、上海、武漢動車檢修基地，主要技術(shù)指標(biāo)均已達(dá)到技術(shù)要求，使用效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] CRH動車轉(zhuǎn)向架檢測輸送線（Q/320292ABCX01-2012，271-2012-S）[S].

[2] 轉(zhuǎn)向架檢測輸送線多功能小車（Q/320292ABCX02-2012，274-2012-S）[S].

作者簡介：趙傳宣（1969-），男，河南商丘人，江蘇速升自動化裝備股份有限公司 江蘇省軌道車輛生產(chǎn)裝備工程技術(shù)研究中心高級工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）