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        CRH380A動車組電氣控制系統(tǒng)MCGS組態(tài)技術仿真

        2021-09-10 07:22:44牛為民
        科技尚品 2021年1期
        關鍵詞:電氣控制系統(tǒng)組態(tài)

        牛為民

        摘 要:MCGS工業(yè)控制組態(tài)軟件和PLC主機、鐵路機車低壓電器控制設備相結合,可以便捷地開發(fā)出高速鐵路動車組電氣控制仿真系統(tǒng)。文章針對CRH380A動車組電氣控制系統(tǒng),結合相關軟件設備,提出了自主開發(fā)動車組電氣控制仿真實訓系統(tǒng)的可行方案。

        關鍵詞:MCGS嵌入版;組態(tài);電氣控制系統(tǒng)

        中圖分類號:U266 文獻標識碼:A 文章編號:1674-1064(2021)01-030-02

        DOI:10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.012

        1 動車組電氣控制現(xiàn)狀

        目前,鐵路機車電氣系統(tǒng)仿真實訓設備在日常一體化教學與職工培訓中得到廣泛的應用,這些實訓設備多為專業(yè)化廠商提供,受制于成本,客戶無法大量采購。一體化教學需要有學員大量的“學”“做”結合課程環(huán)節(jié),僅靠少量幾套設備遠遠不能滿足需要,在一定程度上影響了一體化教學質量。

        CRH380動車組電氣系統(tǒng)仿真實訓設備相比模擬駕駛系統(tǒng),無需3D場景,僅用簡單的二維動畫即可實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)邏輯關系的模擬。同時,結合工業(yè)控制軟件以及相關硬件來自主開發(fā)、仿真列車邏輯控制系統(tǒng),減少了繼電器的使用,增加了系統(tǒng)的可靠性,降低了開發(fā)成本,適合大面積裝備。此外,還可以根據(jù)現(xiàn)場教學需要對設備自主進行改造升級維護。

        2 項目方案

        針對CRH380A型動車組,只需要模擬一個動力單元的配置,即T2-8、M6-7車、M5-6車三個車的電氣系統(tǒng)。

        2.1 設備組成

        主要有以下設備,如表1所示:

        2.2 軟件仿真系統(tǒng)

        2.2.1 窗口配置

        對每輛車設置一個窗口,集中放置虛擬電氣設備及相關電路圖,采用列車地圖的方式,以按鈕來鏈接進入對應車輛的窗口,如圖1所示。

        2.2.2 開關按鈕等元件動作動畫設計

        首先,斷路器、空氣開關、旋鈕動畫設計。如受電弓VCB斷路器,EGS接地開關等,設計過程如下:

        準備斷路器開與關狀態(tài)兩張圖,通過兩張圖的切換達到斷路器開斷的效果。在實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)對開關定義變量,類型為開關型,賦初值為1。在開畫面動畫組態(tài)中設置按鈕動作和可見度,按鈕動作中選取數(shù)據(jù)對象操作取反,對可見度設置:開關變量為1時,顯示開畫面,為0時不顯示開畫面。在關畫面動畫組態(tài)設計中,按鈕動作設計與上同,可見度設置相反。其他開關元器件動畫動作的實現(xiàn)可參考上述做法,如圖2所示。

        其次,自復位按鈕設計:適用各種自復位旋鈕、帶燈自復位按鈕的設計。如主斷合按鈕、受電弓升旋鈕,設計過程如下。

        自復位按鈕用繪圖工具箱繪制彩色圓,在實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)對按鈕定義變量,類型為開關型,賦初值為0。在動畫組態(tài)中設置填充顏色與按鈕設置。填充顏色表達式為按鈕變量,分段點顏色設置為暗明兩種色調的顏色,模擬開關按下時顯示燈亮。在按鈕動作設置中,數(shù)據(jù)對象值操作選取變量置1。然后在運行策略中建立一條事件策略。關聯(lián)數(shù)據(jù)對象為該自復位按鈕變量名,事件內(nèi)容設置為“數(shù)據(jù)對象值正跳變時,執(zhí)行一次”。延時時間為1 000ms,添加一條腳本策略,給自復位按鈕變量置1。用以模擬按下3s后,自復位按鈕回位,同時按鈕燈熄滅,如圖3所示。

        自復位旋鈕設計可參考上述方法,利用旋鈕開斷狀態(tài)的兩張圖切換顯示,設置可見度動畫,按鍵動作給變量置1,利用事件策略延時3000ms清零。模擬升弓按鈕右旋3S后升弓指令發(fā)出。

        最后,制動手柄、牽引手柄、網(wǎng)壓表、蓄電池電壓表,均可利用MCGS內(nèi)置的對象元件庫中的旋鈕、滑塊、電壓表等元件,通過外形、刻度、顏色修改,關聯(lián)相關變量來適應需要。

        2.3 電路圖關聯(lián)

        對CRH380A動車組電路圖進行精簡。加大開關、按鈕、觸點的顯示比例,縮小線路長度,便于嵌入式終端顯示。將升降弓、合斷VCB等需要在司機室的指令發(fā)出電路,進行合并。方便和相關器件動作時電路狀態(tài)同步顯示。

        將CRH380A動車組列車整備電路:直流電源電路、司機室激活電路、受電弓控制電路、VCB控制電路、經(jīng)過精簡后利用MCGS元件庫新建繼電器線圈、常開觸點、常閉觸點、斷路器開關等基本元器件電路符號,繪制出相關電路圖,如圖4所示。

        將電路元器件符號和相關電氣元件關聯(lián),實現(xiàn)聯(lián)動,利用線路、電氣元件符號的變色模擬通電斷電。對不同窗口的電路,通過將供電線路設置關聯(lián)線路變量,繼電器關聯(lián)繼電器狀態(tài)變量,實現(xiàn)電路圖之間的交互。

        對電路邏輯進行梳理,按照梳理后的邏輯關系,對MCGS組態(tài)軟件中繪制的電路圖電路符號元件、線路等邊線顏色、填充顏色進行動畫組態(tài)編程設計,如圖5所示。

        如:對于按下降弓按鈕后,降弓指令線107線得電。

        梳理出電路邏輯:102·PanN·102B·VCBRR·PanDS·107

        對MCGS中元件進行編程。

        添加“線107”變量(開關變量),設置循環(huán)策略,延時2 000ms后執(zhí)行模擬線路傳輸中的時間消耗,添加腳本程序:

        if 線102=1 and 受電弓VCB空開=1 and 降弓按鈕=1 and VCBRR8車=1 then

        線107=1

        else

        線107=0

        endif

        通過各元件的開關變量狀態(tài)變化,關聯(lián)邊線顏色變化的動畫,實現(xiàn)電路圖與電氣元件的聯(lián)動及電路動畫顯示。

        如果有自鎖線路,只需將繼電器自鎖觸點所在支路的邏輯通過or語句加入程序中。

        3 技術路線

        技術路線如圖6所示[1]。

        4 方案所能實現(xiàn)的功能

        列車整備電路電氣調試仿真??梢阅M電路故障,如設置主斷不閉合條件,通過設置牽引手柄不在0位、MON切除6車VCB、EGS接地開關閉合、斷開主變壓器油流開關等方式,讓實訓者參照電路圖仿真動畫,排除故障,幫助實訓者更好地理解列車電路。

        參考文獻

        [1] 劉長國,黃俊強.MCGS嵌入版組態(tài)應用技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2020.

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