基于PLC下變頻牽引機(jī)車智能控制系統(tǒng)的研究

摘 要：在PLC下變頻牽引機(jī)車智能控制系統(tǒng)研究過(guò)程中，主要對(duì)變頻器端子控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，并配合Modbus串口通信控制實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車的智能監(jiān)控。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)車智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行總結(jié)，并從控制系統(tǒng)的通訊功能、變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、智能控制功能三方面，論述了基于PLC下變頻牽引機(jī)車智能控制系統(tǒng)的具體研究方法。

關(guān)鍵詞：變頻牽引；智能控制系統(tǒng)；通訊功能

中圖分類號(hào)：U455.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0232-01

前 言

隨著變頻牽引機(jī)車應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，在控制系統(tǒng)的研究上也得到了不斷完善。目前，大部分機(jī)車控制系統(tǒng)均可以通過(guò)變頻器的多段控制對(duì)用戶的使用需求進(jìn)行滿足。但在實(shí)際研究過(guò)程中，由于機(jī)車的控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)的使用為主，并通過(guò)自行研制的電路板實(shí)施系統(tǒng)控制，不但降低了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也逐漸下降。

1 機(jī)車智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

在機(jī)車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要包括TP177觸摸屏、MD380變頻器和224X PPLC組成。在此過(guò)程中，224XP PLC上設(shè)有兩個(gè)串行通信口，為相關(guān)控制工作提供了很多方便。其中，設(shè)計(jì)人員將Port1作為PPI的有效通訊口，該通訊口主要用于PLC和TP177Micro的觸摸屏通訊，并在設(shè)備調(diào)試工作開(kāi)展過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)PLC中相關(guān)程序的有效下載和監(jiān)控。除此之外，Port（）主要承擔(dān)著自由口的作用，為Modbus提供便利條件，此口還可以用于通訊卡的有效連接，利用PLC程序和Modbus程序協(xié)議，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)總線通訊設(shè)備的良好檢驗(yàn)。在Modbus通訊運(yùn)行過(guò)程中，PLC可以通過(guò)相關(guān)通訊設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并將變頻器的運(yùn)行頻率等參數(shù)輸入到PLC之中，為變頻器的有效運(yùn)行提供前提條件，還能利用PLC對(duì)變頻器實(shí)施有效的監(jiān)督和控制。與此同時(shí)，PLC還會(huì)利用通訊，對(duì)變頻器的工作狀態(tài)進(jìn)行合理調(diào)整，這其中包括故障信息的采集和處理，之后將信息傳遞至設(shè)備的觸摸屏之上。在機(jī)車氣路剎車系統(tǒng)組成過(guò)程中，主要涉及到變頻器、儲(chǔ)氣罐等零部件?？諝鈮嚎s機(jī)也會(huì)在檢測(cè)信號(hào)的作用下進(jìn)行間歇性工作，而在變頻器參數(shù)設(shè)置上，主要以50Hz的恒頻率運(yùn)行為主，以此來(lái)確保各項(xiàng)研究工作的順利開(kāi)展。

2 基于PLC下變頻牽引機(jī)車智能控制系統(tǒng)的具體研究方法

2.1 控制系統(tǒng)的通訊功能

在控制系統(tǒng)通訊功能實(shí)施過(guò)程中，主要包括操作臺(tái)、觸摸屏等。其中，操作臺(tái)除了配備常用的控制按鈕和檔位手柄之外，還會(huì)對(duì)報(bào)警燈和觸屏界面進(jìn)行傾斜設(shè)計(jì)，這樣一來(lái)，便可以提升操作人員操作的舒適程度，還能確保操作人員的視野變得更為開(kāi)闊。如果能夠?qū)⒂|摸屏應(yīng)用到機(jī)車控制系統(tǒng)之中，不但可以提升操作系統(tǒng)的可操作性，還能對(duì)工作界面的信息量進(jìn)行有效提升。在觸摸屏使用過(guò)程中，不但可以對(duì)機(jī)車的運(yùn)行方式進(jìn)行全面顯示，還能對(duì)驅(qū)動(dòng)電流、電壓等狀態(tài)信息進(jìn)行合理統(tǒng)計(jì)，一旦出現(xiàn)故障，觸摸屏便會(huì)與PLC相結(jié)合，將強(qiáng)大的報(bào)警功能有效的展示出來(lái)?？偟膩?lái)說(shuō)，在變頻牽引機(jī)車智能控制系統(tǒng)研究過(guò)程中，主要是對(duì)變頻器等重要部件進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)，并將狀態(tài)信息納入到報(bào)警系統(tǒng)的檢測(cè)條目之中，一旦出現(xiàn)參數(shù)異常情況，報(bào)警界面便會(huì)被自動(dòng)彈出，從而對(duì)故障的具體內(nèi)容進(jìn)行顯示，為工作人員實(shí)施故障排除工作提供了便利條件，實(shí)現(xiàn)故障排除效率的有效提升[1]。

2.2 變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

一般來(lái)說(shuō)，變頻器的控制形式主要由三種，包括面板操作、端子控制和通訊控制。其中，面板控制主要用于變頻器的初始調(diào)節(jié)和維修，而在外部控制過(guò)程中，主要會(huì)用到端子控制和通訊控制。在控制速度上，Modbus串口通訊稍遜于端子控制，再加上端子通道的設(shè)置十分有限，從而導(dǎo)致速度出現(xiàn)很大影響，而在通訊控制過(guò)程中，幾乎不會(huì)受到任何硬件的影響。綜合考慮來(lái)看，將上述幾方面的有利因素結(jié)合在一起，在重要控制過(guò)程中，可使用端子控制，將通訊控制作為輔助措施。站在機(jī)車運(yùn)行角度來(lái)說(shuō)，在運(yùn)行過(guò)程中主要設(shè)置了五個(gè)檔位，可將這五個(gè)檔位全部加入到變頻器的多端參數(shù)控制過(guò)程中，還可以利用變頻器中的三個(gè)端子進(jìn)行多段速度控制，另外兩個(gè)可以應(yīng)用到正反信號(hào)控制過(guò)程中。與此同時(shí)，還可以對(duì)智能控制需求進(jìn)行合理總結(jié)，促使控制系統(tǒng)在過(guò)載等幾項(xiàng)特殊情況之中對(duì)機(jī)車進(jìn)行降速處理，但不能對(duì)檔位進(jìn)行強(qiáng)制降低，否則機(jī)車的整體運(yùn)行狀態(tài)將會(huì)受到影響。

2.3 智能控制功能

①報(bào)警功能設(shè)置，一旦機(jī)車在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障現(xiàn)象，智能系統(tǒng)將進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，此時(shí)面板報(bào)警燈也會(huì)發(fā)出間斷性的警報(bào)聲像，將整個(gè)屏幕切換到報(bào)警頁(yè)面之中，并對(duì)故障原因進(jìn)行全面顯示。②防暈睡功能，為了避免司機(jī)產(chǎn)生大意等行為，需要對(duì)此功能進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)機(jī)車處于某一檔位行使時(shí)，如果司機(jī)不能在規(guī)定時(shí)間的30s內(nèi)進(jìn)行換擋操作，智能控制系統(tǒng)便會(huì)在屏幕上發(fā)出一次提醒，如果超過(guò)5min依然沒(méi)有進(jìn)行換擋操作，防暈睡功能便會(huì)被徹底激發(fā)。③過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)電機(jī)中的工作電流大于PLC設(shè)定值3s之后，過(guò)載保護(hù)功能便會(huì)得到徹底激發(fā)，同時(shí)提醒司機(jī)做換擋處理。如果在10s之后電流仍處于過(guò)大狀態(tài)，PLC便會(huì)將對(duì)變頻器的輸出頻率進(jìn)行更改，直到輸出電流恢復(fù)到正常值之后，PLC才會(huì)停止工作[2]。

3 總 結(jié)

綜上所述，將PLC和觸摸屏技術(shù)引入到變頻牽引機(jī)車系統(tǒng)控制之中，不僅會(huì)對(duì)機(jī)車的使用功能進(jìn)行大幅度提升，還能促使各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)有效擴(kuò)展，為系統(tǒng)的調(diào)試和維修工作提供方便。另外，由于PLC的作用，可以為安全定位操作等工作提供便利條件，促使智能牽引系統(tǒng)朝著更加科學(xué)化的方向發(fā)展，并為相關(guān)機(jī)械的開(kāi)發(fā)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]吳起行，劉哲緯.基于改進(jìn)型RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的PMSM電流源變頻調(diào)速器研究[J].機(jī)電信息，2017（36）：64～65.

[2]張莉軍.變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用及其前景[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2017，32（10）：117～118.

收稿日期：2018-3-25

作者簡(jiǎn)介：班 靖（1989-），男，甘肅慶陽(yáng)人，助理工程師，本科，畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)，研究方向?yàn)殡姎饪刂啤?/p>

雷 統(tǒng)（1989-），男，甘肅臨洮人，助理工程師，本科，畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)。