PLC 控制在移動接觸網(wǎng)中的應用

李自力

(中鐵十二局集團電氣化工程有限公司，天津 300308)

目前，我國煤礦的鐵路裝運煤都是采用裝煤筒倉向運煤專列進行不停車的連續(xù)裝運。這種裝煤筒倉橫跨在鐵路線路的中央，通過筒倉的定量漏斗倉和溜槽向運煤專列定量授煤。由于這種定量漏斗倉和溜槽完全占據(jù)了電氣化鐵路線路上部的空間，該區(qū)域不能架設供電接觸網(wǎng)，使裝煤筒倉內(nèi)形成了長距離的無電區(qū)。經(jīng)理論計算和運營經(jīng)驗，列車以“低恒速”運行的前提下，電力機車既不能利用慣性闖過該段區(qū)域，也難以預先操縱機車前、后受電弓升降，保證機車不斷電地在該區(qū)段內(nèi)運行。為此，只有更換內(nèi)燃機車或采用雙臺電力機車才能完成。這樣既增加了一系列相關設施的投資和附加作業(yè)，又大大降低了工作效率。隨著電氣化鐵路在煤炭行業(yè)的不斷發(fā)展，這個問題更加凸顯，如何才能進一步適應和發(fā)揮電力機車多拉快跑的特點，實現(xiàn)移動接觸網(wǎng)同筒倉裝車系統(tǒng)自動化配合，保證電力機車在筒倉下的自由進出，成為亟待解決的問題。

1 PLC的引入

PLC是以微機技術為基礎發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，它的結構形式基本上與微型計算機相同，小型PLC是為取代傳統(tǒng)的繼電接觸式控制系統(tǒng)和其他順序控制器而設計的，故又與通用微型計算機的硬件有所區(qū)別。它是把繼電器控制的優(yōu)點，與計算機的功能齊全、靈活性、通用性相結合，用計算機編程軟件邏輯代替繼電器接線邏輯的通用性自動控制設備，是一種較理想的新型工業(yè)控制裝置。因此，選用可編程控制器(PLC)實現(xiàn)移動接觸網(wǎng)的自動控制。

2 移動接觸網(wǎng)的工作原理

移動接觸網(wǎng)的工作原理見圖1。

圖1 移動接觸網(wǎng)工作原理示意圖

初始狀態(tài)，溜煤槽在其停駐位(升起)，移動接觸網(wǎng)處于工作位，移動接觸網(wǎng)線(Ⅲ區(qū))與分段絕緣器后端接觸線(Ⅱ區(qū))導通，隔離開關斷開，移動接觸網(wǎng)不帶電;當升前弓(禁止升雙弓)的牽引機車進入裝煤站前端(I區(qū))時，傳感器1檢測到有火車進入，提供信號至控制系統(tǒng)使隔離開關閉合，分段絕緣器后端及移動接觸網(wǎng)(Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū))帶電，溜煤槽仍在其停駐位，且移動式接觸網(wǎng)處于工作位，機車從煤倉下順利受電通過;當機車繼續(xù)前行至前弓與固定接觸網(wǎng)線接觸(Ⅳ區(qū))并離開移動接觸網(wǎng)線時，傳感器2，3檢測到機車進入正常接觸網(wǎng)線供電區(qū)(Ⅴ區(qū))，提供信號至控制系統(tǒng)使隔離開關斷開，并驅(qū)使移動接觸網(wǎng)線從工作位移動到停駐位，此時溜煤槽才能由其停駐位滑向工作位，開始自動裝煤，當煤車裝完離開后，升起溜煤槽并至停駐位，傳感器2，3檢測到車輛全部離開后(即裝煤完成)，驅(qū)使移動接觸網(wǎng)從停駐位移動至工作位，達到初始位置，保證行車安全，從此完成了一個工作循環(huán)，準備進入下一次運行程序。

3 PLC控制原理

根據(jù)移動接觸網(wǎng)的工作原理需求，選擇了相適應的PLC控制裝置，分自動和手動兩種控制方式，運行過程中可隨情況選擇，其控制流程圖見圖2。

整個電氣控制過程應用了電氣互鎖，自動檢測等安全防護措施，首先移動接觸網(wǎng)必須在煤倉收起時進入工作位，這就要求移動接觸網(wǎng)控制箱與煤倉升降互鎖，煤倉升起移動網(wǎng)才能進入，移動網(wǎng)退出煤倉才能下落;其次移動接觸網(wǎng)必須在斷電后進行移動操作，移動接觸網(wǎng)驅(qū)動電機與隔離開關要求互鎖，隔離開關處于分斷位，移動接觸網(wǎng)驅(qū)動電機才能通電;隔離開關處于合閘狀態(tài)，則接觸網(wǎng)控制就不能啟動電機。同樣，移動接觸網(wǎng)處于移動時，不允許隔離開關進行合閘操作;只有當接觸網(wǎng)恢復至正常工作位置后，才允許隔離開關進行合閘操作。該系統(tǒng)運用PLC控制，操作簡單，安全可靠，在系統(tǒng)運行過程中任何誤動作或機電故障都會發(fā)出報警信號，便于操作人員及時排除故障，同時控制系統(tǒng)中留有剩余的控制觸點，便于對系統(tǒng)進行改進升級。

4 PLC軟件設計

控制程序采用模塊化、結構化設計，層次分明，結構清楚。程序分為:自動控制程序、手動控制程序、檢修狀態(tài)三種功能模塊。

4.1 自動控制程序

檢測模塊根據(jù)采集到的電力機車位置、移動接觸網(wǎng)位置及溜槽狀態(tài)自動控制移動接觸網(wǎng)的進、退網(wǎng)，實現(xiàn)電力機車穩(wěn)定通過裝煤筒倉。移動接觸網(wǎng)控制裝置采集及驅(qū)動圖如圖3所示。

4.2 手動控制程序

1)電源開關打到“開”位置，“電源指示”燈亮，系統(tǒng)帶電，“移動網(wǎng)進入指示”燈亮，此時移動網(wǎng)應處于初始位即工作位;2)“正常—檢修”開關打到“正常”狀態(tài);3)“自動—手動”開關打到“手動”，系統(tǒng)進入手動控制狀態(tài);4)接收到機車進入信號后，按下“隔離開關閉合”按鈕，隔離開關合閘，“隔離開關”指示燈亮，移動接觸網(wǎng)帶電，機車可順利通過;5)接收到機車出倉信號后，按下“隔離開關分斷”按鈕，隔離開關分閘，“隔離開關”指示燈不亮，移動接觸網(wǎng)斷電;6)按下“移動網(wǎng)退出”按鈕，移動網(wǎng)退出，“移動網(wǎng)退出指示”燈亮;7)接收到車輛全部出倉信號后，按下“移動網(wǎng)復位”按鈕，移動網(wǎng)回到初始位置即工作位，“移動網(wǎng)進入指示”燈亮，并等待進行下一個工作循環(huán)。

圖2 移動接觸網(wǎng)PLC控制流程圖

圖3 移動接觸網(wǎng)控制裝置采集及驅(qū)動圖

4.3 檢修狀態(tài)

在系統(tǒng)運行過程中任何誤動作或機械故障，都會發(fā)出報警信號，“故障指示”燈亮，要求操作人員及時排除故障。1)“正常—檢修”開關打到“檢修”狀態(tài)，此時系統(tǒng)不帶電;2)對系統(tǒng)進行維護檢修。

5 結語

實際運行結果證明，PLC控制系統(tǒng)完全滿足移動接觸網(wǎng)控制的各項技術指標要求，整個控制系統(tǒng)結構簡單，運行穩(wěn)定，可靠性高。用PLC軟件實現(xiàn)移動接觸網(wǎng)的自動控制，其可以根據(jù)具體邏輯編制軟件，這是電子式等硬件線路無法與之相比的，如果真的用硬件線路實現(xiàn)用PLC系統(tǒng)完成的完善的控制功能，那么它的成本要遠遠高于本系統(tǒng)，其可靠性也低于本系統(tǒng)。所以無論從經(jīng)濟的角度考慮，還是從技術方面分析，采用PLC實現(xiàn)移動接觸網(wǎng)的自動控制都不失為最佳的選擇。

[1] 陳立定，吳玉香.電氣控制與可編程控制器[M].廣州:華南理工大學出版社，2001.

[2] 胡 軍.可編程控制器原理應用于實例解析[M].北京:北京清華大學出版社，2007.