YCT-50型淺坑式移車臺電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

蔡穗敏

（中國中車山東機車車輛有限公司，山東濟南250022）

YCT-50型淺坑式移車臺電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

蔡穗敏

（中國中車山東機車車輛有限公司，山東濟南250022）

對YCT-50型淺坑式移車臺電氣控制系統(tǒng)設(shè)計作了介紹，對其硬件選擇設(shè)計、軟件設(shè)計及改造后設(shè)備可實現(xiàn)功能進(jìn)行了闡述和分析。

移車臺；電氣控制系統(tǒng)；PLC；變頻器；觸摸屏

淺坑式移車臺主要用于機車車輛制造、檢修、維修等工序調(diào)車轉(zhuǎn)軌作業(yè)。YCT-50型淺坑式移車臺全長25m，適用于車重不大于50t的貨車車輛的橫移換軌作業(yè)，并具有卷揚牽引裝置，可將車輛牽入或牽出移車臺。

YCT-50型淺坑式移車臺由車體、走行機構(gòu)、渡橋機構(gòu)、安全止擋裝置、牽車機構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)等組成。操作臺布置了控制移車臺走行的控制器和牽車用控制器?？刂破骶哂姓?、反向各三檔的調(diào)整速度，并且具有零位鎖定功能。本文重點介紹YCT-50型淺坑式移車臺電氣控制系統(tǒng)設(shè)計。

1 控制系統(tǒng)簡介

YCT-50型淺坑式移車臺基于PLC控制，采用變頻器對移車臺的運行和牽車功能進(jìn)行控制，通過變頻器來實現(xiàn)牽車和走行的調(diào)速控制，使移車臺起動、停止平穩(wěn)。通過觸摸屏可以對移車臺的運行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、對運行情況進(jìn)行監(jiān)控。

2 硬件設(shè)計

電氣控制系統(tǒng)包括歐姆龍CP1E-N60S1DR-A型PLC一個、富士FRN30G1S-4C變頻器一臺、日立觸摸屏一個、三合一減速機（電動機、制動器、減速箱為一體）兩臺、三相電動機一臺。

CP1E-N60S1DR-A型PLC是新一代小型PLC，經(jīng)濟、簡單、高效，支持可編程終端（PT）連接、位置控制以及變頻器連接。PLC通過RS232通訊電纜直接與觸摸屏通訊。觸摸屏與PLC通訊后，界面可顯示設(shè)備運行情況，通過操作界面直接對設(shè)備進(jìn)行控制。變頻器選用富士FRN30G1S-4C型，是控制系統(tǒng)中重要的元件。變頻器通過PLC控制兩臺大車行走電機和一臺卷揚電機運行，實現(xiàn)變頻調(diào)速，使移車臺運行、停止平穩(wěn)，保證設(shè)備能精確對軌?？刂葡到y(tǒng)連接圖如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)連接圖

3 軟件設(shè)計

本控制系統(tǒng)主要通過觸摸屏執(zhí)行操作，PLC根據(jù)輸入信號和運行指令，控制變頻器驅(qū)動電機。同時PLC進(jìn)行數(shù)字邏輯運算實現(xiàn)對電機的變頻調(diào)速。系統(tǒng)的主要工作原理為：大車具有前進(jìn)、后退三個檔位，其運行條件是左右渡橋在上限位且卷揚機速度要為0；卷揚機牽車要分三個檔位，其運行條件是左右渡橋有一側(cè)在下限位且大車速度為0；聲光報警器只有在大車和卷揚速度為零時才停止聲光報警。

3.1 控制系統(tǒng)流程圖

根據(jù)系統(tǒng)工作原理要求，設(shè)計控制系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)流程圖

3.2 控制部分

根據(jù)控制流程圖，分配PLC的I/O點，如圖3所示。I/O點地址分配好后，編寫主控程序。通過PLC數(shù)字邏輯運算，控制變頻器對電機變頻調(diào)速。實現(xiàn)操縱移車臺走行控制器可以控制移車臺的前進(jìn)或后退運行，移車臺控制器分前進(jìn)和后退各三檔的運行速度；牽車控制器可以控制將車體牽入或牽出移車臺，控制器分牽入和牽入各三檔的運行速度。PLC與變頻器的接線圖如圖4所示。

圖3 PLC I/O點

圖4 PLC與變頻器接線圖

本系統(tǒng)變頻器主要控制兩臺走行電機和一臺卷揚電機。選擇變頻調(diào)速可以實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速平滑性好且調(diào)速的穩(wěn)定性好。其中富士FRN30G1S-4C型變頻器中FWD是正轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)、停止指令，REW是逆轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)、停止指令，X1、X2、X3、X4是多步頻率選擇。通過PLC的輸出信號實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)功能、變頻器多步頻率選擇端子X1、X2、X3、X4賦值。通過數(shù)字邏輯運算選擇變頻器中控制功能C代碼的頻率，實現(xiàn)大車前進(jìn)后退、卷揚機拉繩送繩各三檔平穩(wěn)調(diào)速功能。PLC與變頻器數(shù)字邏輯關(guān)系如圖5所示。

富士FRN30G1S-4C變頻器參數(shù)應(yīng)根據(jù)電機額定功率大小參照使用手冊進(jìn)行設(shè)置。此設(shè)備的大車運行電機最大額定功率為30kW。

圖5 PLC與變頻器數(shù)字邏輯關(guān)系

3.3 觸摸屏界面設(shè)計

日立PWS6620T-P型觸摸屏在使用前進(jìn)行配置設(shè)置，觸摸屏背面的指撥開關(guān)5、6、7、9在OFF位，其余在ON位。按系統(tǒng)功能要求，通過軟件進(jìn)行界面設(shè)計，包括有主界面、移車臺大車前進(jìn)后退速度界面、卷揚機送繩、拉繩速度界面、渡橋上下限位狀態(tài)界面、報警信息界面。其中主界面如圖6所示。

觸摸屏和PLC通過RS232通訊電纜通訊后，觸摸屏能對控制系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并對整個系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)人機界面智能化。

4 結(jié)束語

本移車臺電氣控制系統(tǒng)通過歐姆龍PLC變頻控制電機運行，利用觸摸屏實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的自動化控制。該系統(tǒng)主要特點有：①觸摸屏顯示，具有良好的人機界面，操作方便；②大車和卷揚機通過變頻器實現(xiàn)3檔變頻調(diào)速，調(diào)速平滑性好且調(diào)速的穩(wěn)定性好③具有監(jiān)控、故障診斷和報警等功能，大大提高設(shè)備的安全性能。

設(shè)備投入使用后，控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作簡單，平穩(wěn)調(diào)速，對軌準(zhǔn)確。本控制系統(tǒng)使移車臺這種大型設(shè)備操作變得易操作、直觀簡單、可靠安全。

圖6 觸摸屏主界面

[1]岳慶來.變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2]歐姆龍（中國）有限公司.SYSMAC CP系統(tǒng)CP1E CPU單元中文手冊.北京：歐姆龍（中國）有限公司，2009.

[3]富士電機機器制御株式會社.高性能、多功能型變頻器FRENIC-MEGA用戶使用說明書.富士電機機器制御株式會社，2008.

Electrical control system design of YCT-50 shallow pit type moving vehicle

CAI Suimin
（CRRC Jinan Railway Vehicles Equipment Co.,Ltd.,Jinan 250022,Shandong China）

Aiming at the electric control system design ofYCT-50 shallow pit type moving vehicle,the brief introduction of control system and hardware selection＆amp;software design have been expounded and analyzed, as well as the function which improved machine can achieve.

Moving vehicle;PLC;Inverter;Touch screen

TP273

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.05.019

1672-0121（2016）05-0065-03

2016-06-14；

2016-07-23

蔡穗敏（1985-），男，工程師，從事數(shù)控數(shù)顯工控系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計。E-mail：278950239@qq.com