欧姆龙PLC在移动式架车机同步控制的应用.pdf

工业 自 D OI 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 3 ． 0 8 ． 0 1 6 欧姆龙P L C在移动式架车机同步控制的应用 邓文平 广州市地下铁道总公司，广东广州 5 1 1 4 3 0 摘要 研究欧姆龙C P 1 H X A 4 0 D R A型P L C 在J D Y D 1 6 型移动式架车机同步控制中的应用，论证分析了该设计的原理和逻辑可 靠性 ，为国内架车机的设计和安全操作提供参考。 关键词 移动式架车机；欧姆龙P L C ；C P 1 H；同步控制 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 3 0 8 0 0 6 5 0 4 Ap p l i c a t i o n o f oM RoN PLC i n S y n c h r o n o u s Co n t r o l o f Ca r Li f t i n g J a c k DENG W e n p i n g G u a n g z h o u Me t r o C o r p o r a t i o n ，G u a n g z h o u 5 1 1 4 3 0 ， C h i n a Ab s t r a c t S t u d i e s O ff t h e a p p l i c a t i o n o f OMR ON C P 1 H- X A 4 0 D R - A P L C j n s y n c h r o n o u s c o n t r o l o f J D YD1 6 t y p e c a l “ l i ft i n g j a c k ． a n a l y z e s t h e d e s i g n p r i n c i p l e a n d l o g i c r e l i a b i l i t y ． p r o v i d e s t h e r e f e r e n c e f 0 r d o me s t i c c a r l i ft i n g j a c k ’S d e s i gn a n d s a f e t y o p e r a t i o n ． Ke y wo r d s c a r l i ft i n g j a c k ；O MRO N P L C；C P 1 H；s y n c h r o n o u s c o n t r o l 移动式架车机是用于提升客车车辆和地铁车 辆 以及其他辅助车辆 的专用设备 。广州地铁 三号 线采用J D Y D 1 6 型移动式架车机 ，该架车机共有 三组 架车 机组 ，每组 架车 机组 由四台架 车机组 成，可实现 1 3 节列车的架车作业。其单台架车 机的工作原理是 电动机通过减速器驱动丝杆转动 时丝杆螺母带动托架上升， 反之下降u 。 架车机组整体同步控制的设计是否合理决定 了整套设备运行的可靠性和稳定性，本文研究欧 姆 龙 C P 1 H X A 4 0 D R A型可 编 程 控 制器 在 国产 J D Y D1 6 型移动式架车机 同步控制中的应用 ，从理 论和实际中论证其可靠性 。 1 欧姆龙 P L C设计概 述 J D Y D 1 6型移动 式架车机 采用 4台欧姆 龙 C P 1 H X A 4 0 D R A型的可编程控制器 ，它们之间 通过 C P 1 W C I F 1 l 进行通讯连接 ，最左侧一 台 P L C为主控制 ，用于实现架车机组总体控制，其 余三台P L C 主要负责各架车机组组内架车机的高 度计算以及电机驱动等程序口 l 。 2同步控制原理 2 ． 1 高度计算 以控制架车机组1 的P L C 控制器1 为例，介绍 该组内各架车机的高度计算原理。该P L C 其外部 I ／ 0接线 图如图 1 ，可实现架车机组 1 的电机驱 动、高度计算、同步位移以及编码器短线故障等 程序控制p 】。 C P 1 H X A 4 0 D R A型 P L C的C P U可实现 同时 对4 轴高速计数器的脉冲输入进行计数。4 轴高速 计数器的输人端分别接人4 台架车机上的旋转编 码器 ，并在欧姆龙 编程软件 C X P r o g r a mm e r 中设 置为增量脉冲输人和软件复位 如 图2 [ 2 1 。在升 降过程中，与丝杆同步固定的旋转编码器触发的 脉冲通过高速计数器输入到程序制定的D M区 域，通过P L C 控制程序将脉冲值转换成实际高度 值。 具体的转换过程是由于高速计数器的设置 为增量脉冲输人，即无论上升还是下降操作均执 行增量脉冲输人，故需要通过程序对上升操作和 收稿 日期 2 0 1 3 0 30 6 圈 邓文平欧 姆龙P L C 在移动式架车机同 步控制的应用 工业自 矗 嚣 蠢 墨 ；t 甏 麓莹 ．失 嚣 嚣 霪 无 救 后 ， 脉 冲 置 位 计 敢 万 同 雏 瑶 有 毅 ’ 惯 性 僚 机 时 段 ∞ 童 机 升扇 动 l Rs E T 剜 ￡电l七l加脉冲 、藏脉 冲．小 辑 ， H端 日脉冲上 咀 目动 j 释簪 加I； I[ 累 计 脉 冲f 璃口脉 冲f 颟 冲f 爵 腰值 P O n 葡丽 常通赫盘 冲f 0 0 t 当丽高 度f 罐 离 图4 架车机上升操作时实际高度计算程序段 下降操作时，程序设计为执行减脉冲以及浮 点减法运算即可 。 2 ． 2同步调整 架车机同步调整流程图5 n ，可以得知架车机 的同步控制大致可分为最大落差计算和同步调 图5 架车机同步调整流程图 整，其中最大落差计算采用顺序比较法，依次比 较由程序计算 出来的 l 2 台架车机 的同步位移 ，确 定同步位移最高值与同步位移最低值 ，并最终得 到最大落差值。 当最大落差值大于8 m m且小于2 0 m m时，架 车机将进入同步调整。通过程序段控制在架车过 程中各架车机是否执行同步等待，否则继续执行 电机驱动 如图6 程序段口 1。当所有架车机都执 行同步等待时，即说明各架车机均已在误差允许 的8 m m范围内运行，此时程序设置待 1 s 后结束 同步调整。 调整组1 图6 同步等待程序段 当架车作业时间较长，如发生较长时间的调 整，可能出现最大落差超过 2 0 m m的情况，这时 便有了超程的概念。当架车发生超程时，架车机 将不会进行同步调整 ，而是报 出超程 的错误 ，且 不能动作。此时必须切换至单机模式，并逐一排 查并单机调整各架车机 ，确认超程解除后 ，方可 切换回同步模式进行升降操作。 3 高速计数器设置 需要说 明的是 ，欧姆龙 C P 1 H X A 4 0 D R A型 P L C 的C P U内置的高速计数器可选的脉冲输人方 式有四种 ，分别是相位差输入 、脉冲 方向输入、 加／ 减输入、增量脉冲输入忙 。如采用加／ 减脉冲输 人方式需接人旋转编码器的A 相和B相，该方式 可自动检测脉冲的加减，将大大减少现有程序的 设计 ；改造之所以选择增量脉冲输入是为后续设 备的设计做准备，同时所设计程序通过实际操作 证明其具备了极强的逻辑性和可靠性，增量脉冲 输人方式也在各领域的通用性 ，并兼顾考虑到 P L C 点数有限的情况，节约了一定的改造成本。 步 始 1● Il●llJIlI I III II1J IJ 一 同 歼 自动化 4结束语 国产J D Y D 1 6 型移动式架车机在2 0 0 6 年设计 之初 ，采用 的是三菱 F X 系列 的P L C，使用过程 中出现了不稳定的情况，如同步升降过程中多次 点动操作时出现 同步误差过大 ，不能提供 自动停 机和超程提示等功能保护。改造后采用的欧姆龙 系列P L C 提供了充足的输人输出点数，进而使单 机的上下限行程开关、零位行程开关等都作为单 独输入点 ，使得诊断系统功能更加完善 ，并通过 合理的程序设计 ，现已实现同步的精确控制，以 及故障错误的及时报出。经长达一年多的现场运 行表 明 ，该 系统到 达 了设计 要求 ，工作 安全可 - ’ 一- - 一 一 - 一 - - - - 一 - - -● 一 - ● 一 - - -卜 - 上接 第 3 3页 转动 ，带动连杆的运动 ，连杆带动筛的运动 。利 用 U G软件进 行 三维建模 ，设计 四种 曲柄 的长度 各取 1 0 I n m、2 0 m m、3 0 mm、4 0 mm ，然后在 运动仿真模块进行动态仿真。 在 U G运 动 仿 真 模 块 中 驱 动 分 别 加 载 8 0 0 r ／ m i n、 l 0 0 0 r ／ m i n 、1 5 0 0 r ／ m i n的转 速 ，对 1 2 种情况依次进行 1 S ，2 0 0 步的仿真试验 ，实验 结果如表 1 所示。 表 1 仿真实验结果 通过对 比分析试 验结果 ，可知在 曲柄 为 2 0 m m，转速为1 5 0 0 r ／ m i n 时，下层筛的振幅及频 率对于进行平贝等级筛分作业较为合适 ，在此组 合时，平贝等级筛分机 ，筛分率较高，效果好， 并且对平贝母的损失最小 。 靠，架车精度得到保证，为国内架车机的设计提 供了有力的参考。 参考文献 [ 1 ]广州铁道车辆厂． 广州地铁三号线移动式架车机使 用 和维护说明书 [ z ]． 2 0 0 6 ． [ 2 ]霍罡． 欧姆龙C P 1 H P L C应用基础与编程 实践[ M]． 北 京机械 工业 出版社 ，2 o 0 8 ． [ 3 ]王国君． 电气制图与读图手册[ M]． 北京科学普及 出版 社 ．1 9 9 5 ． 作者简介邓文平 ，男 ，1 9 8 7 年生，广东梅州人，大学本 科，助理工程师。研究领域城市轨道交通专用设备维修 管理。 编辑 向飞 4 结论 1 从原理上提 出解 决等级分级能力不足和 容易破损等问题的平贝母等级筛分机 。 2 选用 U G软件建立螺旋式平贝等级筛分机 的零部件模型，并利用其装配模块对样机进行了实 验仿真，确定在曲柄为2 0 ln m，转速为l 5 0 0 r ／ m i n 时，下层筛的振幅及频率对于进行平贝等级筛分 作业较为合适 ，在此组合时，平贝等级筛分机筛 分率较高，效果好，并且对平贝母的损失最小。 参考文献 [ 1 ]常维春． 平贝母栽培 [ M]． 北京科学普及 出版社 出 版 ． 1 9 8 4 ． [ 2 ]刘兴权． 平贝母细辛无公害高效栽培与加工 [ M]． 北 京 金盾 出版社 ，2 0 0 3 ． [ 3 ]潘宣． 百合 川贝母 平贝母 伊贝母 [ M]． 北京科学 技 术文献 出版社 。2 0 0 4 ． [ 4 ]张少发，魏建和，陈士林，等． 川贝母开花动态及授 粉 习性研 究 [ J ]． 北京 中国中药杂志 ，2 0 1 0 ，3 5 1 3 5 3 7 ． [ 5 ]王艳红． 平贝母质量评价的研究 [ D]． 长春吉林农 业大学，2 0 0 6 ． [ 6 ]郑军 ，叶萌． 人 工栽 培川 贝母 鳞 茎采收 分级研 究 [ J ]． 中草药，2 0 0 9 ，4 0 2 7 3 2 7 4 ． [ 7 ]程立杰． S B C 一 1 型平贝收获机的研制 [ J ]． 林业机械 与木工设备 ，2 0 0 4 1 3 3 ． [ 8 ]宋江． 螺旋式平贝母等级筛分机 [ J ]． 农机化研 究， 2 0 1 3 2 8 9 9 0 ． [ 9 ]刘丽华 ，宋江． 平 贝等级分级 筛 [ P ]． 中国专利 2 0 1 0 2 0 2 7 2 6 1 9 ． 5．2 0 1 0 ． 第一作者简介宋江，男，1 9 7 7 年生，山东东阿人，硕 士，讲师。研究领域农产品收获与加工研究。已发表论 文2 0 篇。 编辑 阮毅