S7—200PLC在电控列车试风机中的应用.pdf

铁道勘测与设计 2 0 0 3年第 4期总第 1 3 0期 S 7 2 O O P L C在 电控 列 车试 风 机 中 的应 用 黄建柳 [ 摘要】 本文阐述了列检专用设备电控试风机的基本结构和工作原理 以及 P L C程序 设计 的一般方法和技巧。 [ 关键词】 列检设备电控试风机结构原理P L C程序设计 车辆制动机是保证车辆安全运行及停车 的重要装置 ， 为保持制动机 的技术状态 良好 ， 按规定应对其进行定期检修、 E l 常维修 以及 机能试验工作。对列车制动装置的检修一般 采 用列车试验器进行试验 。为 了减少 人工控 制 带来 的不规范及试验误差 ， 减少劳动强度 ， 提高工效等要求， 现在的列车制动机机 能试 验可采用电控试风机去完成。电控试风机实 际上 是一种 由 P L C控 制 的列车试 验器 。 l 电控 列车试风 机基本功能要求 根据 列车制动机试验技术要求 试验 分为两大部分 一、 全部试验 ； 包括试验准 备 ， 漏泄试验 ， 制动缓解感度试验 ， 制动安定试 验。二、 简略试验。根据 铁路技术管理规 程 有关规定 以及气压控制要求的不 同， 又 可将试验分为客车试验要求， 货车试验要求 两大部分。经过整理， 电控试风机 的试验要 求 见表 l 。 试验要求汇总单位 气压 MP a 。 时间 分钟 表 1 试验准备 漏泄 感度0 ． 5 感度 0 ． 7 简略 安定 充风气压 减压量 保持时间 减压量 保持时间 减压量 保持时间 减压量 保持时间 减压量 保持时间 客车 0 ． 5 0 ． 0 1 0 ． 0 5 1 | | 0 ． 1 1 0 ． 1 7 35 货车 0 ． 6 0 ． 0 2 1 0 ． 0 5 1 0 ． 0 r 7 1 | | 0 ． 1 4 3_5 2 电控列车试风 机系统构成及工作原理 为了便于编程， 电控试风机 以 P L C为中 心， 按人机接 口、 气路划分组成如图 l 所示。 收稿 日期 2 0 o 3 5 一 l 2 图 1 系统构成简图 7l 维普资讯 要 求 蔓 兰 当 鉴 查 3 P L C 程 序 设 计 P L C 则 通 过 电 磁 阀 控 制 气 路 。电磁 阀 的开闭 。 。。 ’ 可改变均衡风缸的气压 ， 均衡风缸的气压改 程序设计前， 应对 P L C控制 的对象进行 变使得中继阀控制的列车管气压发生同步改 分析， 明确每个控制点所能完成 的功能。再 变 ， 从而使 P L C可 以控制列车管 的气压变 经过整理优化 ， 以合理运用 P L C的输入输出 化。遮断阀作用是焉断风源与列车管的通 点。为编程过程顺利进行做好准备。 路。它在漏泄试验中起作用。两个传感器分 3 ． 1 分解被控对象 毒 型 专 电 控 试 风 机 需 要 四 个 电 磁 阀 即 可 完 成 对 压 值 转 篓 曼 鎏 要 模 块 气 压 蓥 素 壳 E M 2 3 1 将 电 流 模 拟 量 转 换 为 数 字 量 ，为 P L C ⋯ ⋯ 。 ⋯ ～ ⋯ ● 图 2 气 路原 理 图 充风电磁 阀用于提高均衡风缸的气压 ， 减压电磁阀用于降低均衡风缸气压。遮断电 磁阀独立控制遮断阀的开闭。排气电磁阀用 于阻止中继阀向大气排气的过程。排气电磁 阀与减压 电磁阀配合使用， 用于检测列车管 气压是否真的充满。 人机接口方面要求操作简便 ， 显示明确。 因此每个试验或动作要求安排一个输入点， 通过按钮按下提出动作要求。每个试验状态 安排一个 输 出点 。 通过 指示 灯 的明灭 或 闪烁 提示试验 状态或结果 。 本试风机需要使用输入点 7个 。 输出点 l O个 。s 72 0 0 P L C 2 2 4 的本 机 I ， ， O 为 l 4 l O出， 正好满足要求。P L C 2 2 4还可扩展 模块数量有 7个。其中一个扩展模块用于模 72 拟量输入 ， 如果因为 P L C本机的 I ／ O损坏或 功 能扩展需 要 增加 输 入输 出点 。 可再 加 入 6 个输入输出模块或其它模块。这就是本试风 机选择 P L c控制 的原 因之 一 ， 因为 s 72 0 0 系列 P L C在小 型 系统 控 制 中具 有 较 强 的灵 活性 。 3 ． 2电路安全考虑 本试风机的控制按钮安装在该机 的操作 面板上 ， 电磁阀直接安装在机架上。为了避 免使用与维修时 的触 电事故发生， P L C与电 磁阀决定采用低 电压直 流 2 4 V电源供 电。 电磁阀为感性元件 ， 选型时采用小功率且具 有保护电路的直流电磁 阀， 一是可 以减少接 口电路， 使 P L C直接控制电磁 阀从而降低 电 路 的复杂性 ； 二是 避 免 电磁 阀 的启 闭对 P L C 维普资讯 输出点的电压冲击。 3 ． 3程序设计 从试风机的基本功能 见表 1 上看 ， 每 一 个试验都是相对独立的， 因此对于每一个 试验可编写成子程序。主程序分为三大部 分 ① 、 初始化， ②、 输入判别 ， ③ 、 子程序调用 控制。主程序中调用的子程序通过再调用相 应的功能子程序去完成相应的试验功能。 子程序之间的关系如树状结构 ， 树根为 主程序 ， 叶子为功能子程序 ， 主程序与功能子 程序之间的子程序既可实现一定功能 ， 又可 作为根与叶、 叶与叶的联络程序 。程序构架 如图 3 。 圈 3 程序构榘 子程序设计考虑两种调用运行方式 ①、 满足条件立即运行 ， 条件不满足即停止。例 如 初始化程序、 中断程序。②、 按要求立即 开始运行并保持运行 ， 直到所执行 的功能完 成后结束 。例如 功能子程序。要实现第二 种运行方式可使用 P L C的内部标 志存储器 M ， 标记和检测子程序是否运行。 分析试风机的基本功能可以发现 ①、 每 个试验前均需满足一个气压条件 一气压要到 达0 ． 6 M P a 客车 、 0 ． 5 M P a 货车 ； ②、 除漏 泄试验外其他试验均有相同的气压动作 即 先排气减压到定压 ， 然后保持一段时间， 当时 间到后缓解充风到满压。基于以上功能要求 的特点， 在功能子程序设计时， 可将子程序划 分 见表 2 。 功能子程序列表 表 2 子程序名称 功能描述 充风动作 将列车管气压充到满压 ， 并判断列 车 管气 压县否 充 满 排气动作 将列车管气压减压到 0 ． 1 M P a 以下 漏泄试验 检测 列车臂气 压在 1分钟 之 内是否 下 降 了 0 ． 0 2 MP a 功能试验 实现感度、 简略 、 安定试验 为了实现 以上功能子程序的功能， 还需 增加其它 的子程序， 如 安定时间设定子程 序 ， 动态保压子程序， 试风机硬件故障报警子 程序等相应的服务程序。本试风机所控制的 气路属于大惯性系统， 故气压信号的采集采 用时基中断程序完成， 通过变量将数据传递 给需要的子程序。 3 ． 4程序 的实现与功能扩充 现在已经完成了程序编写 的准备 ， 再就 是根据每一个子程序具体的功能要求绘制程 序流程图， 通过程序编辑器 S T E P ／一Mic r o ／ WI N 3 2将思路变成语句。经过反 复的模拟 试验验证、 修改程序 ， 完成编程的全过程。 P L C 2 2 4 具有 4 0 9 6字 的程序空间， 以上 介绍的程序大约有 3 k 左右 ， 还有将近 1 k的 空间剩余 ， 扩展模块除了模数转化模块外 ， 还 可增加六个模块。本试风机现在实现的功能 只是稍许多于一般列车试验器。因此 ， 本试 风机还有能力扩充功能。例如 增加输 出模 块及相应的继电器等硬件， 同时编写电空试 风子程序 ， 可实现电空制动列车的试验 ； 将多 台试风机通过 P L C端 口 1 联网 ， 再通过上位 73 维普资讯 机实现试风机的统一管理和试验记录等管理 功能 。 通过 P L G控制的试风机具有操作简单， 控制精度高 ， 结构简洁等特点。从现场使用 的情况看， 由于使用了 P L G ， 电控试风机则更 容易维护 ， 可靠性更高。由于在功能上的灵 活性和可扩展性使电控试风机具有较好 的发 展前途 。 专业评审 程果文责任编辑 邓宣甲 上接 5 3页 3结 语 在新长铁路工程栈 桥 的设 计与施工实践 中 ， 我体会 到 ① 为避免桥 面升降对 电缆的拉伸及折 弯影响， 干线电缆应按架空 挂于桥墩外侧 7 4 圈 2 要求敷设。 ② 2 信号机 为列车由轮渡始离三开 道 彷指示进 路开 通条件 ， 表示 器施 工 中应 特 别加工成 双面显 示 ， 以便 调 车人 员 了解进 路 开通 的方 向。 专业评审 沈志凌责任编辑 邓富甲 维普资讯