鐵路抑塵站噴灑控制系統改造方案研究

楊玲玲

摘 要：目前，局管內各抑塵站抑塵劑噴灑效率低下，費時費力，而且設備陳舊，同時存在各種不安全隱患，沒有完整的數據跟蹤機制，不能對已經作業的信息進行查詢和共享。目前針對抑塵劑噴灑現狀開發出了一套基于PLC控制的抑塵劑噴灑系統，此系統可以在車輛行進中噴灑，無需人工現場參與，大大提高作業效率。本方案解決了鐵路抑塵劑噴灑自動化的問題，已成功應用于實際生產中，運行狀況表明：該系統噴灑效果穩定可靠，操作方便，具有良好的推廣價值。

關鍵詞：PLC；噴灑自動化；重要性

1 基礎管路設施

基礎設施主要由預溶解裝置，攪拌罐、儲液池、管路（含閥門及泵）、噴頭、回流池、清洗罐、水井等組成。預溶解裝置：由加料斗、加料泵，減速機、攪拌及傳送料裝置，加壓泵、溶解罐和電磁閥組成。抑塵劑通過加料斗，攪拌及傳送料裝置送入溶解罐，與高速旋轉的水渦流充分混合，完成抑塵劑預溶解并送入攪拌罐，在攪拌罐充分溶解后輸入儲液池，再由噴灑泵、電磁閥通過噴頭將抑塵劑噴出。攪拌罐：每個預溶解裝置下配一個攪拌罐，由罐體、攪拌電機和攪拌裝置、潛水泵組成，抑塵劑在攪拌罐內完成充分溶解。儲液池：配置2個儲液池，與攪拌罐管路相通，抑塵劑儲存裝置，每個儲液池安裝液位傳感器。管路：由噴灑管路、清洗管路和回流管路組成，管路相應位置安裝噴灑泵、壓力變送器、電磁流量計、電磁閥、閘閥，溢流閥等。噴頭：在噴頭處安裝加熱裝置（保溫防凍），旋轉擋板，伺服電機，當車廂連接處通過時，由伺服電機帶動旋轉擋板，遮擋噴頭，停止噴灑，通過后，旋轉擋板回位，噴頭露出，繼續噴灑。回流池：儲存回流的抑塵劑，內裝有兩個排污泵至排污池。清洗罐：入口端與自來水管相連，出口端通過電磁閥與噴灑泵相連，清洗時，打開清洗電磁閥，并保證噴灑電磁閥關閉。

2 電氣系統

電氣系統由進線電纜、動力電源柜、伺服電機控制柜、PLC控制柜、變頻器柜、噴頭加熱控制柜、恒壓供水控制柜、預溶解裝置控制箱、電力電纜、控制線和信號線組成。

3 噴灑控制系統

3.1 控制系統方案圖

系統網絡結構分為三層：第一層為主控計算機和打印機，第二層為車號讀出器，PLC及擴展模塊和測速雷達，第三層為抑塵劑罐液位計、管路壓力傳感器、流量傳感器、變頻器、光電傳感器、電磁閥、伺服驅動器和伺服電機。第一層和第二層主要采用RS-232和RS-485網絡通訊技術。第三層主要是數據采集設備，與PLC連接信號均為標準的4-20mA模擬量信號和開關量控制信號。

3.2 系統軟件開發

主控計算機軟件采用VB高級程序語言開發，模塊化設計，靈活性好，可隨時擴展功能，不受硬件限制。可通過硬件設備通訊協議自主研發通訊軟件，控制軟件及對數據庫的管理。開發后的程序軟件可以制作成安裝包，可移植性高，只需要在其它計算機上安裝就可以將主控機軟件移植到另一個抑塵站，一次性開發，開發成本會顯著降低。根據抑塵劑噴灑作業流程，開發作業過程控制軟件，然后下載到PLC的CPU模塊中，與擴展模塊共同工作。PLC與主控計算機采用自由口通訊模式，可以自由定義通訊協議，靈活性和擴展性強。通訊模式采用RS-485模式，不受現場通訊距離限制，抗干擾性強。

3.3 控制系統功能

（1）通過計算機控制抑塵劑自動噴灑，抑塵劑自動回流，噴灑管路自動清洗。（2）車速小于5km/h時，自動判別相鄰兩節車箱連接處，此區域通過時，自動暫停噴灑，通過后繼續噴灑。（3）根據列車通過速度，自動調節抑塵劑的噴灑速度。（4）計算機自動采集車號、管路壓力、抑塵劑罐液面高度，車輛通過速度。（5）自動統計車號和該節車的噴灑量以及全列車噴灑總量。（6）自動生成抑塵劑噴灑情況記錄簿和作業日志，提供打印、歷史作業記錄查詢等功能。（7）抑塵劑罐液面超限報警，管路壓力超限報警和壓力超限自動保護功能。（8）系統具有自動控制和手動控制互相切換功能，防止計算機系統故障影響作業。（9）系統具有設備故障自動診斷功能。

4 噴灑控制實現過程

車輛通過時，操作員確認機車通過后，按【開啟擋板】按鈕，將指令下傳到PLC，由PLC控制伺服電機，使噴頭擋板開啟；按【啟動閥門】按鈕，由PLC控制1#和2#電磁閥（單獨動作或同時動作可以設置）開啟；按【泵啟動】按鈕，由PLC根據車速通過變頻器頻率控制1#和2#噴灑泵（單獨啟動或同時啟動可以設置），開始噴灑作業，當車速小于5km/h時，由光電開關和PLC自動判別相鄰兩節車箱連接處，此區域通過時，PLC自動控制擋板關閉和開啟，實現連接處通過時自動暫停噴灑，通過后繼續噴灑功能。列車全部通過后，由光電開關和PLC控制關閉擋板（可由手動按鈕關閉擋板），按【泵停止】按鈕，由PLC通過變頻器停止1#和2#噴灑泵，按【關閉閥門】按鈕，由PLC控制1#和2#電磁閥關閉，結束噴灑作業。操作員按【清洗啟動】按鈕，由PLC控制3#電磁閥開啟，開啟后再控制噴灑電機啟動，進行噴灑管路清洗，按【清洗停止】按鈕，PLC控制噴灑電機停止，停止后控制3#電磁閥關閉。按【回流啟動】按鈕，PLC控制4#和5#回流電磁閥開啟，回流結束后，按【回流停止】按鈕，關閉4#和5#回流電磁閥。

按【采集數據】按鈕，采集車號和流量，按【打印】按鈕，打印生成相關報表。抑塵噴灑自動控制系統已成功應用于實際生產過程，該系統可以在滿足鐵路局要求的前提下，操作方便可靠，大大降低了工人的勞動強度，改善了工作環境，具有一定的推廣應用價值。控制系統以PLC作為底層控制，操作員通過鍵盤完成噴灑系統的各個動作的操作。經過一系列的實驗和安裝調試，達到了多功能噴灑系統的使用技術要求。

參考文獻

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