基于PLC控制的鐵路客車轉(zhuǎn)向架拋丸機

沈浩

摘 要：鐵路客車轉(zhuǎn)向架拋丸機屬于大型除銹設(shè)備，運用拋丸清理技術(shù)對鐵路各型客車轉(zhuǎn)向架進行除銹?？蛙嚩涡迺r，轉(zhuǎn)向架分解后整體進入拋丸機，通過拋丸清除轉(zhuǎn)向架各部件表面銹垢。本文主要介紹由西門子系列PLC控制的客車轉(zhuǎn)向架拋丸機，介紹電氣組成及工作原理，利用PLC控制的直觀性解決日常不易排查的故障。淺析其電氣部分的故障，找出快速處理故障的方法，提高其維修檢查的效率。

關(guān)鍵詞：客車轉(zhuǎn)向架拋丸機;電氣原理;電氣故障

0 前言

轉(zhuǎn)向架拋丸機是根據(jù)鐵路客車轉(zhuǎn)向架清理要求而設(shè)計的大型非標除銹設(shè)備，本文介紹的是無錫希爾達公司生產(chǎn)的客車轉(zhuǎn)向架拋丸機，該設(shè)備采用西門子S7-200CN系列PLC，實現(xiàn)對設(shè)備的電氣控制。[1]作為系統(tǒng)的核心PLC具有其他控制器無可比擬的優(yōu)點，如可靠性高、抗干擾能力強，在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境里，仍能正常工作。采用PLC控制的拋丸機能滿足鐵路各型客車轉(zhuǎn)向架在段修時的除銹工作，[2]除銹時不損傷螺紋和精裝配面。由PLC控制的電氣設(shè)備，在出現(xiàn)故障時更容易直觀的反映出故障點方便維修。

1 轉(zhuǎn)向架拋丸機組成

1.1 工件輸送系統(tǒng)

工件輸送系統(tǒng)包含電動臺車、電動葫蘆組、滑道、滑軌。轉(zhuǎn)向架分解后吊送至電動臺車上，電動臺車行駛至電動葫蘆組正下方。由電動葫蘆組吊掛轉(zhuǎn)向架進入拋丸室，室體大門關(guān)閉，開始拋丸清理作業(yè)。轉(zhuǎn)向架在設(shè)定區(qū)域往復運動拋丸清理。拋丸結(jié)束后，拋丸器停止工作，室體大門開啟，自行電動葫蘆組吊掛轉(zhuǎn)向架駛出拋丸室，并將轉(zhuǎn)向架吊放在電動臺車上，電動臺車行駛到中轉(zhuǎn)區(qū)域，除銹工作完畢。

1.2 拋丸清理室

拋丸清理室由拋丸室、吸風口、氣動大門及12臺拋丸器組成。拋丸室由鋼板焊接而成，拋丸室主拋射區(qū)域用12mm厚高鉻耐磨護板防護，拋丸室反射區(qū)域Mn13軋制高錳耐磨鋼板防護，拋丸清理室的四周裝有12臺拋丸器，對被清理工件進行全面的拋丸清理，清理室大門采用氣動對開門，并裝有行程開關(guān)、接近開關(guān)與拋丸器聯(lián)鎖。

1.3 丸料循環(huán)系統(tǒng)及除塵系統(tǒng)

丸料循環(huán)系統(tǒng)由螺旋輸送器，斗式提升機、簾幕式丸砂分離器、拋丸閥、溜丸管等組成。除塵系統(tǒng)由重力除塵器、脈沖反吹布袋除塵器、離心風機等組成兩級除塵。主要用于丸料循環(huán)，過濾清除拋丸過程中產(chǎn)生的大量顆?；覊m。

1.4 電氣控制系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向架拋丸機供電方式采用三相五線制，主線路三相交流380V電源電壓供電，控制線路用變壓器隔離的220V控制?？删幊炭刂破鞑捎梦鏖T子6ES7 216-2BD23-0XB8型，24輸入和16點輸出，2端口繼電器輸出，電源電壓220V，擴展模塊6ES7 223-1PM22-0XA8，電氣部分設(shè)有短路和過載保護。

2 轉(zhuǎn)向架拋丸機電氣系統(tǒng)

2.1 電路組成

轉(zhuǎn)向架拋丸機控制電路主要由1個PLC，1個擴展模塊，1個觸摸屏，29個接觸器，28個斷路器，13個熱繼電器，12個互感線圈，11個中間繼電器，8個熔斷器，6個接近開關(guān)，若干按鈕、指示燈組成。

2.2 電路控制

QF0為主電路斷路器，控制主電路通斷;QFA、FRA、KMA1、KMA2、KMA3控制除塵電機;斷路器QFB-QFM、交流接觸器KMB-KMM、熱繼電器FRB-FRM、分別控制12個拋丸機拋頭;QFN、KMN控制7.5KW提升電機;QFO、KMO控制5.5KW分離器;QFP、KMP、QFQ、KMQ分別控制5.5KW橫向、縱向螺旋;QFR、KMR1、KMR2控制2.2KW旋轉(zhuǎn)電機;QFS、KMS1、KMS2控制8KW電動葫蘆1升降;QFU、KMU1、KMU2控制電葫蘆1進出;QFV、KMU1、KMU2控制8KW電動葫蘆2升降;QFV、KMTV、KMTV控制電葫蘆2進出。

2.3 可編程控制部分

可編程控制系統(tǒng)中，[3]I/O部分由輸入模塊和輸出模塊組成。西門子PLC中采用的是I/Q方式，I存儲區(qū)是輸入觸點，可以接受外部電平信號，Q存儲區(qū)是輸出觸點，用于提供電平信號[4]PLC雖具有微機的許多特點，但他的工作方式卻與微機有很大的不同，微機一般采取等待命令的工作方式，而PLC則采用循環(huán)掃描的工作方式。

2.4 PLC控制部分工作原理

PLC控制檢測信號主要有：I0.0 提升電機檢測信號、I0.1橫向絞龍檢測信號、I0.2縱向絞龍檢測信號、I0.3分離檢測信號、I0.4輸送信號、I0.5輸送信號、I0.6左門開信號、I0.7左門關(guān)信號、I1.0右門開信號、I1.1右門關(guān)信號、I5.1葫蘆1上信號、I5.2葫蘆2上信號、I5.3拋丸位置1信號、I5.4拋丸位置2信號、I5.5越位信號檢測。

電機開啟順序，首先開啟除塵風機，若除塵風機不開啟，其它電機都不會開啟，然后頂部分離電機啟動，提升電機啟動，最后橫向、縱向絞龍電機啟動。在開啟過程中分離、提升、橫向絞龍、縱向絞龍電機都有信號檢測，包括除塵風機都有接觸器工作狀態(tài)是否正常反饋檢測。如果出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)卡死、接觸損壞、斷路器跳閘，設(shè)備會自動停止并報警，防止設(shè)備損壞或燒毀工作電機。

轉(zhuǎn)向架提升檢測，升降只有上升限位信號，吊鉤行走開關(guān)為常閉信號，轉(zhuǎn)向架上升由上限位信號控制，這一信號為易損信號，需要定期檢測，否則易出現(xiàn)越位危險，兩個升降吊鉤為手動單獨操作。

轉(zhuǎn)向架水平移動，進出拋丸室行走需要滿足兩個條件，PLC檢測兩個條件同時滿足時才會工作，這兩個條件是轉(zhuǎn)向架在上限位位置，拋丸室門打開，如果任意一個條件不滿足，系統(tǒng)均不能工作，且設(shè)備有報警提示。

電機檢測和保護，PLC對每一個電機都有單獨熱繼電器保護，斷路器為DZ108系列，接觸器為CJX1系列，所有控制電源都經(jīng)過斷路器常開觸點，然后檢測接觸器工作情況，這樣可以保證能監(jiān)控電氣元器件工作情況，不論是斷路器跳閘或接觸器損壞，只要接觸器不能正常工作就會報警提示。

3 轉(zhuǎn)向架拋丸機常見電氣故障及處理

轉(zhuǎn)向架拋丸機常見電氣故障可以通過PLC顯示屏進行顯示，當轉(zhuǎn)向架拋丸設(shè)備出現(xiàn)故障時，切忌盲目隨便動手檢查[5]，先確定是電氣的故障還是機械的故障，在處理電氣故障時，首先要斷電并做好防護。

實例一、故障現(xiàn)象：系統(tǒng)開機后除塵風機不工作，整機無動作。

故障分析：可能是PLC程序未復位，或者急停按鈕未復位，檢查PLC輸入接口I1.4和I1.5指示燈是否正常，需要檢查對應(yīng)的電源開關(guān)和控制變壓器的斷路器QF01～QF03是否合上。

實例二、故障現(xiàn)象：提升電動吊鉤不工作。

故障分析：可能是PLC未檢測到提升信號，或者線路故障。檢查PLC輸入接口I4.5和I6.1顯示是否正常，檢查這兩路電氣元件是否有損壞，檢查上升按鈕是否正常。

實例三、故障現(xiàn)象：升降電葫蘆上升過程中不會停止，導致電葫蘆沖頂。

故障分析：可能是PLC檢測上升限位信號故障，或者限位開關(guān)作用不良，檢查PLCI0.5和I04指示燈是否正常，并檢查上限位開關(guān)作用是否良好。

實例四、故障現(xiàn)象：轉(zhuǎn)向架進入拋丸室后，拋丸機不工作。

故障分析：可能是PLC輸入信號故障，拋丸室門沒有關(guān)閉或門限位開關(guān)失效，檢查YBLX-K1/111開關(guān)狀態(tài)是否良好?；蛘叱摵杀Ｗo裝置啟動，超負荷可導致鋼丸流量閥門的磨損，引起鋼丸過多卡死拋頭。

實例五、故障現(xiàn)象：設(shè)備運行后，橫向或縱向螺旋不工作。

故障分析：可能是PLC橫向、縱向條件未滿足引起，檢查其上一步動作，檢查提升電機信號是否傳輸給PLC，檢查提升電機是否工作。

實例六、故障現(xiàn)象：轉(zhuǎn)向架拋丸機在運行過程中報警。

故障分析：可能是PLC運行過程中出現(xiàn)故障，[6]（1）PLC電源是否有電。（2）PLC輸入輸出指示燈是否正常。（3）PLC外接設(shè)備是否正常。根據(jù)PLC觸摸屏上的顯示（TH765N）故障提示結(jié)合電路圖排查。根據(jù)報警提示的信息檢查相應(yīng)電路上的接觸器、隔離開關(guān)、繼電器動作是否正常，限位開關(guān)是否作用良好。

4 總結(jié)

由PLC控制的轉(zhuǎn)向架更換設(shè)備較傳統(tǒng)的電氣設(shè)備故障更加容易判斷，[7]PLC的在線監(jiān)測時監(jiān)控PLC工作狀態(tài)與調(diào)試PLC用戶程序的重要方法與手段。其故障代碼及故障現(xiàn)象均能在顯示器上顯示，可根據(jù)提示查找故障，節(jié)約維修時間，轉(zhuǎn)向架拋丸機目前系統(tǒng)上的故障，多數(shù)是因為外接設(shè)備，如電動葫蘆接近開關(guān)，門信號限位傳感器作用不良，或者因為感應(yīng)距離產(chǎn)生偏差造成，建議在平時需要多備些傳感器，及限位開關(guān)方便其故障時及時更換，因拋丸設(shè)備工作環(huán)境較差，其配電柜內(nèi)電氣元件容易受到鐵屑的污染，尤其是容易引起接觸器粘連，建議日常加強保養(yǎng)，對起到控制作用的限位開關(guān)定期進行檢查，保證設(shè)備狀態(tài)良好。

參考文獻：

[1]齊煒.PLC控制系統(tǒng)常見故障查找方法與查找實例[J].玻璃纖維，

2010，第一期.

[2]鐵路客車段修規(guī)程.鐵總運〔2014〕349號[S].中國鐵道出版社，

2015.

[3]皮特魯澤拉.PLC教程[M].人民郵電出版社，2007（05）.

[4]李國厚.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003

（05）.

[5]段小寧.電氣故障檢修的一般方法[J].科技博覽，2009，第2期.

[6]梁婕，王煒，梁瑾.Omron PLC故障分析和維護[J].石油化工自動化，2005.

[7]龔仲華.PLC應(yīng)用技術(shù)[M].人民郵電出版社，2007（06）.