基于網(wǎng)絡(luò)控制的機(jī)車新型燃油、機(jī)油、水自動發(fā)放系統(tǒng)的開發(fā)

陳 偉

(烏魯木齊鐵路局 烏魯木齊機(jī)務(wù)段,新疆烏魯木齊830023)

目前國內(nèi)內(nèi)燃機(jī)車燃油、機(jī)油和水的發(fā)放很多機(jī)務(wù)段仍然采用最原始的手動方式。雖然國內(nèi)鐵路系統(tǒng)有一些機(jī)務(wù)段已經(jīng)在使用燃油、機(jī)油的自動發(fā)放裝置和系統(tǒng),但是系統(tǒng)的實時性、測量精度和數(shù)據(jù)采集等還遠(yuǎn)不能滿足實際應(yīng)用要求。如福州機(jī)務(wù)段2000年研制出了JYZ-1型加油自動控制裝置,并通過了原福州鐵路分局組織的技術(shù)驗收,該裝置采用89C52單片機(jī)對流量脈沖進(jìn)行計數(shù),輸出控制信號。該控制裝置結(jié)構(gòu)簡單,功能單一,操作界面不好,不利于油脂發(fā)放作業(yè)人員的操作。以烏魯木齊機(jī)務(wù)段本段整備場為例:平均每日發(fā)放250 t燃油,日整備機(jī)車125臺,每日當(dāng)班人員即要給機(jī)車上燃油又要統(tǒng)計每臺機(jī)車發(fā)油數(shù)據(jù),同時也要計算當(dāng)日燃油發(fā)放量.手工統(tǒng)計作業(yè)量很大,經(jīng)常發(fā)生交接記錄和統(tǒng)計數(shù)據(jù)上報錯誤問題;其次過去采用的機(jī)械式流量計由于測量精度較差,導(dǎo)致整備作業(yè)人員與乘務(wù)員交接燃油時采取以燃油箱的刻度為標(biāo)準(zhǔn),就是以1格或半格為單位進(jìn)行交接(1格燃油為100 dm3),造成交接數(shù)據(jù)存在較大差異。為此我們開發(fā)了這種新型的油脂發(fā)放系統(tǒng)。使機(jī)車油脂發(fā)放過程安全高效、提高機(jī)車油脂發(fā)放的管理效能、減少重復(fù)勞動和人為的不利因素。

1 系統(tǒng)組成及設(shè)計目標(biāo)

1.1 系統(tǒng)組成

機(jī)務(wù)段機(jī)車燃油、機(jī)油和軟水自動發(fā)放系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成:現(xiàn)場自動控制、遠(yuǎn)程計算機(jī)管理及監(jiān)控、燃油計量、管路控制和安全保障等,如圖1所示。

圖1 油品(水)自動發(fā)放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 系統(tǒng)設(shè)計總目標(biāo)

(1)標(biāo)準(zhǔn)配置:同時完成整備場和檢修庫2路燃油、機(jī)油和軟水的發(fā)放。

(2)燃油測量系統(tǒng)精度高,使用可靠,并具有自檢功能。

(3)發(fā)放數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫,生成各種管理報表。

(4)操作臺鑰匙門控制3種發(fā)放方式:自動聯(lián)機(jī)方式、脫機(jī)方式、手動方式。

(5)微機(jī)操作簡單直觀,必要步驟有安全提示,避免了誤操作。顯示屏及微機(jī)界面對發(fā)放數(shù)據(jù)實時顯示,便于室內(nèi)及室外工作人員對發(fā)放過程的監(jiān)控。

2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

2.1 現(xiàn)場自動控制

現(xiàn)場自動控制界面設(shè)計采用PLC模塊化設(shè)計。自動控制系統(tǒng)選用的S7-300可編程控制器做為現(xiàn)場自動控制部分的控制核心。S7-300是模塊化中小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應(yīng)用。S7-300可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。各種單獨的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。整個控制臺包括:控制器、人機(jī)界面、電源部分、燈按鈕操作面板、控制繼電器輸出。控制器包括:電源、S7-315-2DP CPU、SM 321開關(guān)量輸入模塊、SM322開關(guān)量輸出模塊、FM350-2計數(shù)器模塊。上位監(jiān)控機(jī)采用CP5611網(wǎng)卡完成計算機(jī)與PLC之間的數(shù)據(jù)通訊,采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場工業(yè)總線。人機(jī)界面采用TP070觸摸屏,與可編程控制器采用MPI組成通訊網(wǎng)。

2.2 流量計

流量計的種類很多,有孔板式的差壓流量計、超聲波流量計等,從使用的成本、精度和可靠性來考慮,本系統(tǒng)選用橢圓齒輪流量計。橢圓齒輪流量計(Oval Gear Flowmeter)是一種容積式流量計,又稱排量流量計(Positive Displacement Flowmeter),簡稱PD流量計或PDF,在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分,根據(jù)計量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流量體積總量。

PDF計量精度高,基本誤差一般為±0.5%R,特殊的可達(dá)±0.2%R或更高。PDF在旋轉(zhuǎn)流和管道阻流件流速場畸變時對計量精確度沒有影響,沒有前置直管段要求。這一點在現(xiàn)場使用中有重要的意義。PDF是直讀式儀表,無需外部能源,可直接獲得累計總量,清晰明了,操作簡便。

2.3 電磁閥

電磁閥是實現(xiàn)油路開關(guān)控制的關(guān)鍵器件,在加油機(jī)油路中,它與油泵的正確配合是自動發(fā)油的關(guān)鍵因素之一,發(fā)油時,先開閥后開泵,停止時,先關(guān)泵后關(guān)閥,保證管路油壓不至于過高而造成油泵和管路的損壞。電磁閥的選型遵循安全性、可靠性、實用性、經(jīng)濟(jì)性4項原則和6個方面的現(xiàn)場工況(管道參數(shù)、介質(zhì)參數(shù)、壓力參數(shù)、電源參數(shù)、動作方式、特殊要求)來進(jìn)行選型。本工程選用先導(dǎo)式電磁閥。

2.4 上位軟件

本工程采用工業(yè)組態(tài)軟件CITECT5.4進(jìn)行開發(fā)。

2.5 系統(tǒng)功能

以工業(yè)控制組態(tài)軟件為開發(fā)及運行平臺。實時監(jiān)控應(yīng)用軟件主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集處理、各種運行操作、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視,數(shù)據(jù)記錄,動態(tài)運行報告生成及打印,提供故障報警、故障信息顯示等功能。

系統(tǒng)運行監(jiān)視模塊:對加油機(jī)的控制方式、運行模式、運行狀態(tài)、運行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視;操作人員可以方便地進(jìn)行畫面切換,了解各加油機(jī)整體運行工況的同時,能夠?qū)\行部位進(jìn)行重點監(jiān)控,了解運行部位的詳細(xì)信息。

系統(tǒng)動態(tài)運行曲線監(jiān)視模塊:動態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)運行過程中的動態(tài)參量的變化曲線。

系統(tǒng)運行參數(shù)設(shè)置模塊:通過系統(tǒng)運行參數(shù)設(shè)置模塊向現(xiàn)地PLC進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、各運行狀態(tài)下的運行參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)設(shè)置、各具體設(shè)備、傳感器的參數(shù)設(shè)置、故障檢測參數(shù)設(shè)置。

故障報警、故障信息顯示:根據(jù)集控、現(xiàn)場故障檢測報表,進(jìn)行故障定位,顯示故障代號、故障名稱、故障等級、故障位置、故障原因,并記錄故障及相關(guān)信息。

動態(tài)運行報告生成及打印模塊:系統(tǒng)運行過程動態(tài)打印各種運行報告、故障及故障處理報告。

各種油料報表的生成、顯示、打印。對加注信息、操作信息可以按日期、類型等進(jìn)行查詢及打印。

2.6 Web服務(wù)器

選用java-ee-sdk-5-windows軟件包作為WWW平臺,數(shù)據(jù)流程如圖2所示。Java/Java EE/EJB功能為系統(tǒng)提供了高效的信息服務(wù)。借助Internet網(wǎng)絡(luò),管理人員無需到各個加油點就可以了解到各個加油點的工作情況,能夠直接了解整個部門的工作流程和收費進(jìn)展情況,對于個別“發(fā)油”過程出現(xiàn)的問題,可以直接有效的進(jìn)行控制和管理。

圖2 平臺架構(gòu)

3 新型機(jī)車用油、水自動發(fā)放系統(tǒng)的操作

3.1 加油操作說明

首先檢查系統(tǒng)供電正常,急停開關(guān)在正常位置,然后選擇要進(jìn)行的操作,按“操作員登錄”系統(tǒng)進(jìn)入圖3,提示輸入密碼,輸入的密碼(100)正確后進(jìn)入圖4,輸入登錄信息,然后按“繼續(xù)”進(jìn)入圖5,選擇操作柴油或機(jī)油,選定后進(jìn)入柴油或機(jī)油操作系統(tǒng),選擇柴油見圖6,輸入設(shè)定的加油量,然后啟動柴油泵,根據(jù)實際啟動1#電磁閥或2#電磁閥,確定無誤后按“開始”,系統(tǒng)開始加油,當(dāng)實際加油量等于設(shè)定加油量時,系統(tǒng)自動停機(jī),如果在加油過程中停止加油可按“停止”,同時在加油過程中可修改設(shè)定加油量。

圖3 提示輸入密碼

圖4 輸入登錄信息

圖5 選擇操作柴油或機(jī)油

圖6 選擇柴油

圖7 參數(shù)設(shè)定

參數(shù)設(shè)定見圖7,可設(shè)定系統(tǒng)參數(shù),如柴油體積密度、機(jī)油體積密度、1#柴油流量計脈沖系數(shù)、2#柴油流量計脈沖系數(shù)、1#機(jī)油流量計脈沖系數(shù)、2#機(jī)油流量計脈沖系數(shù)等。

3.2 計算機(jī)監(jiān)控模塊

監(jiān)測系統(tǒng)采用界面友好的CITECT組態(tài)軟件實現(xiàn)遠(yuǎn)程的自動監(jiān)測。實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化管理,完成加油系統(tǒng)的監(jiān)測、故障及操作信息記錄。如加注信息有操作員代碼、操作員姓名、司機(jī)保單號碼、機(jī)車型號、車次、設(shè)定上油量、實際上油量、油單編號、司機(jī)代碼、司機(jī)姓名,泵閥的狀態(tài)實時監(jiān)測。可以通過按“機(jī)油加注監(jiān)控”切換到機(jī)油加注實時監(jiān)控畫面,通過按“返回”返回主畫面,人性化的設(shè)計使工作人員通過簡單明了畫面了解整個系統(tǒng)的運行情況。

在報表系統(tǒng)詳細(xì)記錄了操作人員操作的日期、機(jī)車型號、車次、油柱、開始時間、停止時間、撥前數(shù)、撥后數(shù)、流量、總重、報單號、領(lǐng)油司機(jī)、操作工等信息。

3.3 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢模塊

在鐵路辦公網(wǎng)絡(luò)的任何一臺連網(wǎng)的客戶計算機(jī)上,打開IE6.0(版本必須是6.0及以上)瀏覽器,地址欄錄入服務(wù)器的IP地址后,輸入用戶名和密碼后,按回車鍵,就可以打開燃油查詢系統(tǒng),如圖8所示。

3.4 報表模塊

計算機(jī)系統(tǒng)可以自動將加油機(jī)的數(shù)據(jù)取來,合成鐵路局系統(tǒng)統(tǒng)計格式的報表。單擊圖8左面菜單樹的“數(shù)據(jù)管理”條目,再單擊“鐵油 7”、“鐵油8”、“調(diào)撥單”條目,即可生成報表。

5 結(jié)束語

烏魯木齊鐵路局烏魯木齊機(jī)務(wù)段研制機(jī)車新型燃油、機(jī)油、水自動發(fā)放系統(tǒng)實現(xiàn)了機(jī)車燃油、機(jī)油、軟水自動發(fā)放和自動計量。該系統(tǒng)最為突出的特點是節(jié)能、增效、安全,具體體現(xiàn)在以下幾個方面:在發(fā)放控制上,通過雙閥定位控制,將每次燃油發(fā)放精確到立方分米(以1臺機(jī)車為例,發(fā)放2 000 dm3燃油精度誤差不超過5 dm3);在增效上,對加油工、機(jī)車車次、司機(jī)、加油量一次定位,自動生成鐵油系列報表,可按車次、司機(jī)、車型等自動統(tǒng)計各種數(shù)據(jù),以便管理人員管理,將統(tǒng)計人員從繁重的統(tǒng)計工作中解放出來,避免了誤報、漏報、虛假報表的產(chǎn)生,并為油庫用油計劃提供了可靠依據(jù);在管理方面,為各級管理者提供了更加透明的數(shù)據(jù)界面,動態(tài)顯示全方位的燃油數(shù)據(jù);在消防安全上,通過拆除每個發(fā)油柱下的電機(jī)和泵,采用燃油、機(jī)油和軟水的集中發(fā)放,消除了整備場作業(yè)場所的安全隱患。

圖8 加油數(shù)據(jù)查詢

[1] 余先濤,曹先韜,莫易敏,等.基于總線控制機(jī)的機(jī)車油脂自動發(fā)放系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].鐵路計算機(jī)應(yīng)用,2005,(5):9-11.

[2] 莫易敏,胡文平,江先志.基于PC104的控制系統(tǒng)在機(jī)車加油控制臺的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)車,2005,(4):28-31.