內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制的分析

馮璐珂

（山西潞安礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司鐵路運(yùn)營(yíng)公司， 山西 長(zhǎng)治 046000）

引言

就當(dāng)前的現(xiàn)狀而言，我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)依然存在很多需要優(yōu)化的地方，特別是機(jī)械運(yùn)行方面。對(duì)此，基于先進(jìn)的技術(shù)方式，將PLC控制應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)之中，從而對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的部件進(jìn)行升級(jí)、整合，形成集成化的控制體系，進(jìn)而全面提高內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)的工作效率、質(zhì)量。

1 PLC控制方式的相關(guān)介紹

1）PLC控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、抗干擾性、適應(yīng)性以及靈活性，同時(shí)PLC的編程相對(duì)簡(jiǎn)單，可操作性、擴(kuò)展性優(yōu)異，在使用的過(guò)程中PLC設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的工作便捷，維護(hù)、檢修等工作量少。

2）PLC控制硬件的構(gòu)成。中央處理器（CPU）、儲(chǔ)存器、輸入/出接口、擴(kuò)展接口、電源、通訊接口、智能單元、智能I/O接口。

3）PLC控制的性能指標(biāo)。存儲(chǔ)容量、輸入/出點(diǎn)數(shù)、掃描速度、智能單元的數(shù)量、擴(kuò)展能力等。

4）PLC控制的編程語(yǔ)言。梯形圖編程、狀態(tài)流程圖編程、指令表編程[1]。

2 采用PLC控制設(shè)計(jì)內(nèi)燃機(jī)車系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的方式

2.1 I/O通道分配

PLC分為內(nèi)部通道、外部通道。其中外部通道包含輸入/出通道，簡(jiǎn)稱I/O通道，主要負(fù)責(zé)與PLC外部的機(jī)械設(shè)備、接線進(jìn)行溝通；內(nèi)部通道實(shí)際就是內(nèi)部繼電器，其自身的功能能夠取代有觸點(diǎn)控制方式，全面提高了PLC控制的穩(wěn)定性。具體而言，通道號(hào)是由三位十進(jìn)制的數(shù)字構(gòu)成的，如果在其后邊再加入兩位十進(jìn)制的數(shù)字，就能夠得出通道的具體地址。例如：000-009為輸入通道，也就是輸入繼電器；010-019為輸出通道，也就是輸出繼電器區(qū)。對(duì)此，I/O通道號(hào)的設(shè)定見(jiàn)表1。

表1 I/O通道號(hào)的設(shè)定

2.2 梯形圖程序分析

2.2.1 梯形圖指令設(shè)置

在對(duì)內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)機(jī)械進(jìn)行PLC控制的過(guò)程中，需要保證PLC控制的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、扳鍵開(kāi)關(guān)、按鈕等與內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)的電路一致，使機(jī)械設(shè)備的線圈受機(jī)孔扳鍵開(kāi)關(guān)、總控扳鍵開(kāi)關(guān)的雙重控制，然后將內(nèi)燃機(jī)車電氣系統(tǒng)的負(fù)端與PLC輸出點(diǎn)相連，從而形成梯形圖。本文將結(jié)合梯形圖指令表（見(jiàn)表2）對(duì)梯形圖程序進(jìn)行深入分析。

表2 梯形圖指令表

2.2.2 梯形圖分析

以表2為基礎(chǔ)，結(jié)合下頁(yè)圖1、圖2、圖3對(duì)內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制時(shí)設(shè)計(jì)的梯形圖程序分析如下：

1）內(nèi)燃機(jī)車打滑油。將1K閉合，而后PLC的輸出模塊就會(huì)形成回路；將3K閉合，此時(shí)輸入通道0000也會(huì)隨之閉合。因?yàn)镽BC沒(méi)有電動(dòng)作，所以第2行通道1000打開(kāi)時(shí)，線圈通電則滑油泵發(fā)生動(dòng)作，從而開(kāi)始打油工作。

圖1 柴油機(jī)啟動(dòng)梯形圖

圖2 柴油機(jī)啟動(dòng)流程控制圖

圖3 內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)電路圖

2）柴油機(jī)甩車。如果盤(pán)車機(jī)械ZLS沒(méi)有任何動(dòng)作，且主手柄為“0”，便可以將啟機(jī)閉合，并使0001導(dǎo)通，此時(shí)第三行的定時(shí)器TIM100會(huì)在50 s以后完成接通。隨后，第四行的1001通道接通，同時(shí)使啟動(dòng)接觸器連接電源，使得柴油機(jī)開(kāi)始甩車，而當(dāng)打開(kāi)啟機(jī)以后，柴油機(jī)則停止甩車[2]。

3）燃油供給。將4K閉合以后，柴油機(jī)停機(jī)保護(hù)、中間繼電器20006均沒(méi)有產(chǎn)生任何動(dòng)作，而當(dāng)接通第七行的01003輸出點(diǎn)時(shí)，RBC線圈能夠連接電源，實(shí)現(xiàn)供油的目的。

4）柴油機(jī)的啟動(dòng)。在燃油泵接觸器發(fā)生吸合以后，1003輸出點(diǎn)的常閉觸指就會(huì)斷開(kāi)，行輸出點(diǎn)1001并沒(méi)有任何動(dòng)作。如果按下啟機(jī)的按鈕，啟動(dòng)接觸器就會(huì)延時(shí)并完成電吸合，從而輔助內(nèi)燃機(jī)車的柴油機(jī)啟動(dòng)。在這一情況下，第8行1001輸出點(diǎn)連接電源，常閉觸指同樣會(huì)斷開(kāi)，那將1000輸出點(diǎn)斷開(kāi)，使得滑油泵接觸器斷電。

5）固定發(fā)電。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)車電氣系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備中的DC110V電壓輸出端發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致8K發(fā)生閉合等現(xiàn)象。同時(shí)，基于PLC控制系統(tǒng)的電器就會(huì)自行上鎖，此時(shí)內(nèi)燃機(jī)車就會(huì)利用當(dāng)前的固定電支撐運(yùn)行。另外，在梯形圖連接圖中，1006輔助發(fā)電控制常常斷開(kāi)，使得FLC在失去電壓以后自行斷電。在排除電氣控制系統(tǒng)機(jī)械的故障以后，8K就會(huì)重新斷開(kāi)，并將5K合上，完成第11行1006的解鎖工作，從而FLC繼續(xù)發(fā)電。

6）壓縮機(jī)工作。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的輔機(jī)進(jìn)行發(fā)電以后，10K就會(huì)閉合，在風(fēng)壓力小于750 kPa的條件下，YK同樣會(huì)發(fā)生閉合現(xiàn)象，那么梯形圖電路的第14行的1005輸出點(diǎn)就會(huì)導(dǎo)通，而此時(shí)風(fēng)泵接觸器會(huì)發(fā)生動(dòng)作，并要求空壓機(jī)進(jìn)行工作。另外一種情況就是直接打開(kāi)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)，使PLC控制系統(tǒng)強(qiáng)行進(jìn)行泵風(fēng)，那么壓縮機(jī)就能夠脫離YK的控制。

7）內(nèi)燃機(jī)車啟動(dòng)。首先，輔助發(fā)電，就是將5K關(guān)閉，此時(shí)第10行0003、1001常閉以及1006常閉都會(huì)依次實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。在這一基礎(chǔ)上，1004也會(huì)導(dǎo)通，此狀態(tài)下FLV線圈為通電裝填，就能夠完成QF發(fā)電[3]。其次，固定發(fā)電，如果發(fā)現(xiàn)電壓調(diào)整器存在故障，8K就會(huì)閉合，此時(shí)第11行的0004就會(huì)導(dǎo)通，隨后1006也會(huì)呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，因此GFC通電。同時(shí)，第12行會(huì)自動(dòng)閉鎖，并進(jìn)入到自動(dòng)發(fā)電的狀態(tài)。而第10的1006得電之后就會(huì)斷開(kāi)，因此輔助發(fā)電則會(huì)停止。在工作人員將故障排除以后，系統(tǒng)就能夠恢復(fù)供電。最后，啟動(dòng)空壓機(jī)。在QF進(jìn)行發(fā)電以后，需要將10K閉合，如果總風(fēng)缸壓力在750 kPa以下，那么YK也會(huì)呈現(xiàn)閉合狀態(tài)，所以第14行就會(huì)呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)的線圈YC就會(huì)獲得電流，而空壓機(jī)便可以進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。或者將2QA進(jìn)行手動(dòng)關(guān)閉，同樣能夠?qū)⒖諌簷C(jī)啟動(dòng)，同時(shí)還不會(huì)受到風(fēng)缸壓力的影響，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的啟動(dòng)。

3 采用PLC控制設(shè)計(jì)內(nèi)燃機(jī)車系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的效果

1）在內(nèi)燃機(jī)車的電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC控制技術(shù)，優(yōu)化了機(jī)車的基本功能，比如啟動(dòng)柴油機(jī)、啟動(dòng)機(jī)車等，同時(shí)PLC控制技術(shù)還改進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)，更好地保護(hù)了系統(tǒng)的機(jī)械、線路，并可以準(zhǔn)確、及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行排查。

2）采用PLC技術(shù)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化以后，為乘務(wù)員處置途中機(jī)械故障提供了便利條件，甚至可以在運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)LUC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而繼續(xù)完成牽引工作。

3）采用PLC技術(shù)優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)車的電器控制系統(tǒng)，有效縮短了機(jī)械設(shè)備的調(diào)試周期、維護(hù)周期，極大延長(zhǎng)了機(jī)車的使用壽命，提高了相關(guān)機(jī)械的利用率。

4 結(jié)語(yǔ)

將PLC控制應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)之中，進(jìn)一步優(yōu)化了機(jī)械的性能，有效降低了電氣故障的頻率，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的線路，并有效減少了對(duì)機(jī)械的維護(hù)成本，提高了故障排查的質(zhì)量與效率，延長(zhǎng)了內(nèi)燃機(jī)車機(jī)械的使用壽命，充分發(fā)揮了PLC控制的重要價(jià)值。

（編輯：王瑾）