徐徐

摘 要：可編程序控制器是從2O世紀(jì)6O年代末發(fā)展起來的一種新型的電氣控制裝置，用p1c代替電動架車機傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)，可以減少電氣故障發(fā)生率，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)備的工作可靠性.

關(guān)鍵詞：PLC；架車機

電動架車機是供電力、內(nèi)燃機車架起車體，推出轉(zhuǎn)向架用的專用設(shè)備.本架車機工作時四臺一組，同步升降，過去采用繼電器一接觸器方式進(jìn)行控制，因而存在響應(yīng)速度慢、動作遲緩、銜鐵粘滯、接觸不良等現(xiàn)象，使得四臺架車機同步性能變差，存在安全隱患.這樣，對25噸電動架車機的控制系統(tǒng)要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，具體要求滿足以下兩點：1.可靠性要高；2.同步控制性能要好.

1 系統(tǒng)概述

1.1 工作過程

機車進(jìn)人架車臺位后，拆下機車制動拉桿的吊桿，先將每臺架車機的托頭分別對正，并伸人機車的四個架車點上，然后調(diào)整各托頭高度，使與各架車點密貼，當(dāng)確認(rèn)接觸良好后，方可操縱總控制箱，選擇點動、聯(lián)動和升降控制按鈕，控制四臺架車機升降高度.

1.2 傳統(tǒng)的電氣控制原理（圖1、圖2）

1.3 PLC控制原理

可編程序控制器是在繼電器控制和計算機控制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置.目前已被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中.可編程序控制器早期在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因此被稱為可編程序邏輯控制器（Progammabl e Logic Controller），簡稱PLC.通過PLC對4個繼電器控制，實現(xiàn)對4臺架車機的控制.由于傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)對同步架車過程的實時監(jiān)控，因此在每臺架車機電機安裝測速編碼器，達(dá)到架車同步實時監(jiān)測的功能.其系統(tǒng)控制原理如圖所示.

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計的基本內(nèi)容

系統(tǒng)控制原理圖

PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的.因此PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容應(yīng)包括：

（1）選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及主輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象（電動機、電磁閥等）.

（2）PLC的選擇.PLC是控制系統(tǒng)的核心部件.正確選擇PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用.

（3）分配I/0點

（4）設(shè)計控制程序.

包括設(shè)計梯形圖、語句表（即程序清單）或控制系統(tǒng)流程圖.控制程序是控制整個系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵.因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止.

（5）必要時還需設(shè)計控制臺.

（6）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件

2.1.1 光電編碼器的選擇

光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90o；的兩路脈沖信號。

根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。根據(jù)要求可選擇增量式編碼器，它是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90o；，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準(zhǔn)點定位。它的優(yōu)點是原理構(gòu)造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強，可靠性高，適合于長距離傳輸。因此選擇增量式編碼器是比較好的。

2.1.2 PLC的選擇

隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類越來越多，而且功能也日趨完善.PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各有不同，適用場合也各有側(cè)重.因此，合理選擇PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用.PLC機型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以擊最佳的功能價格比.PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ恳宰鱾溆?根據(jù)架車機的控制原理和動作順序，確定PLC輸入、輸出點數(shù)，選擇理想的PLC.該控制系統(tǒng)各種按鈕和開關(guān)需10個輸入點，架車機電機安裝測速編碼器需4個輸入點，共需14個輸入點，7個繼電器、1個指示燈和1個報警器共需7個輸出點.故選用西門子s7—200系列，它共有14路數(shù)字量輸入點，9路數(shù)字量輸出點，滿足控制要求，所以我選擇的西門子s7-200是完全適合本設(shè)備的控制要求的。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.3.1 系統(tǒng)流程圖

PLC程序設(shè)計的步驟：

對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖用以清楚的表明動作的順序和條件對于簡單的控制系統(tǒng)可以省去這個步驟

2.3.2設(shè)計梯形圖（略）

3 結(jié)束語

實踐證明，PLC能在工況較惡劣的環(huán)境中使用，而不必過多考慮電壓波動、電磁干擾，環(huán)境溫度和濕度的影響用PLC控制傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)可以減少電氣故障發(fā)生率，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)備工作可靠性。

參考文獻(xiàn)

（1）張建民.《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》.北京：北京理工大學(xué)出版社，2006

（2）周祖德 ，唐永紅主編，《機電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)》.武漢：華中理工大學(xué)出版社，2007

（3）鄧星鐘，周祖德編.機電傳動控制.武漢：華中理工大學(xué)出版社，2009