移車臺(tái)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)

黃喆

摘 要：隨著軌道交通的快速發(fā)展，移車臺(tái)在有軌交通領(lǐng)域的用途越來越廣泛。介紹了移車臺(tái)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其可以提高移車臺(tái)的穩(wěn)定性、減少操作人員的工作量、提高移車臺(tái)的使用效率。

關(guān)鍵詞：S7-1200；Profinet；變頻器；電梯式自動(dòng)對(duì)軌

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.094

隨著有軌交通行業(yè)的快速發(fā)展，在機(jī)務(wù)段、車輛段、客車段、地鐵、輕軌的制造和檢修基地中，大型調(diào)車設(shè)備移車臺(tái)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，發(fā)揮著重要的作用。尤其是現(xiàn)在城市土地越來越稀缺的情況下，很多檢修和制造基地都被城市包圍，已經(jīng)沒有多余的土地去鋪設(shè)軌道，使用移車臺(tái)來節(jié)省土地、提高土地的使用率已成為必然。

移車臺(tái)的主要作用是進(jìn)行各種有軌車輛的平行轉(zhuǎn)軌、移庫，使車輛的檢修制造工藝流程可以順暢、連貫，省去了大量地面軌道，節(jié)省了寶貴的土地。移車臺(tái)為大型設(shè)備，需要移動(dòng)的車輛包括所有軌道車輛，比如內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、公鐵兩用車、地鐵車輛、輕軌車輛、客車車廂等，具有體積龐大、質(zhì)量巨大、欲動(dòng)慣性大的特點(diǎn)；同時(shí)，移車臺(tái)需要進(jìn)行的轉(zhuǎn)軌、對(duì)軌動(dòng)作很多，移車臺(tái)需要對(duì)位的軌道數(shù)量很多，對(duì)軌頻繁，因此，對(duì)移車臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)軌、對(duì)軌的穩(wěn)定性和精度要求很高。只有這樣，才能保證轉(zhuǎn)軌車輛的準(zhǔn)確移動(dòng)和工藝的流暢性。目前，移車臺(tái)大部分都是手動(dòng)對(duì)軌的，采用人工指揮，對(duì)軌精度差、效率低、作業(yè)時(shí)間長，極大地影響了車輛檢修制造的效率，制約了移車臺(tái)的使用效率。為了提高工作效率和降低工作難度，設(shè)計(jì)制造了高度自動(dòng)化的移車臺(tái)控制系統(tǒng)，增加了自動(dòng)對(duì)軌功能，重復(fù)精度可以達(dá)到±2 mm以內(nèi)；智能化的可視操作界面簡化了移車臺(tái)操作的復(fù)雜程度，使移車臺(tái)的操作變得輕松、簡單、可靠，其在全國有軌交通行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

1 控制系統(tǒng)介紹

移車臺(tái)在一角設(shè)有1個(gè)司機(jī)室以及1個(gè)遙控器，或在對(duì)角上各設(shè)置1個(gè)操作室，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活配置。操作人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇使用司機(jī)室內(nèi)的操作臺(tái)控制，或者使用遙控器在室外進(jìn)行控制。移車臺(tái)配有監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)和照明及輔助系統(tǒng)。

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)包括4個(gè)攝像頭、1個(gè)自帶記錄功能的主機(jī)和1個(gè)顯示器。移車臺(tái)兩端的渡橋位置各設(shè)置有1個(gè)具有放大功能的攝像頭，主司機(jī)室對(duì)側(cè)設(shè)置有2個(gè)廣角攝像頭。在主控制室內(nèi)，操作人員可以清晰地觀察到每個(gè)攝像頭監(jiān)控到的圖像信息，顯示器上可以同時(shí)顯示出4個(gè)攝像頭的畫面。在移車臺(tái)行走時(shí)，操作人員可以通過主司機(jī)室對(duì)側(cè)布置的2個(gè)廣角攝像頭觀察到移車臺(tái)對(duì)面的情況。在移車臺(tái)對(duì)軌時(shí)，操作人員可以通過渡橋上布置的2個(gè)高倍攝像頭觀察到對(duì)軌任務(wù)的完成情況。

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)包括1個(gè)西門子S7-1200PLC、多個(gè)擴(kuò)展IO模塊、一兩塊觸摸屏（根據(jù)司機(jī)室的數(shù)量可以靈活配置）、多個(gè)定位傳感器（根據(jù)實(shí)際股倒數(shù)確定）、變頻器2個(gè)、電機(jī)2～4臺(tái)（根據(jù)不同載荷應(yīng)用需求設(shè)置）及其他配套電子元器件。

1.2.1 可編程控制器S7-1200PLC

西門子S7-1200系列PLC是西門子新一代可編程控制，用于代替老一代S7-200系列PLC，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種中小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。PLC為整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)算核心，通過采集操作面板上的按鈕及搖桿信息以及相應(yīng)的外部傳感器的輸入信號(hào)，經(jīng)過PLC的CPU單元進(jìn)行邏輯運(yùn)算之后，根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果通過輸出點(diǎn)控制各個(gè)中間繼電器，再由中間繼電器控制各個(gè)接觸器吸合或斷開、控制變頻器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作命令，完成自動(dòng)控制。PLC通過PROFINET數(shù)據(jù)總線與觸摸屏通訊，將移車臺(tái)的運(yùn)行信息及各種可能故障信息顯示在觸摸屏上。

1.2.2 觸摸屏

使用西門子的觸摸屏（具體型號(hào)根據(jù)實(shí)際需求確定），是西門子主要的人機(jī)界面產(chǎn)品，穩(wěn)定可靠，界面清晰，廣泛應(yīng)用于各種流水線、數(shù)控設(shè)備及自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。

移車臺(tái)司機(jī)室內(nèi)設(shè)置的觸摸屏可以模擬顯示現(xiàn)場的股道分布情況，也可以顯示移車臺(tái)控制系統(tǒng)的各種故障狀態(tài)信息。通過觸摸屏可以控制移車臺(tái)自動(dòng)行駛到目標(biāo)軌道并自動(dòng)對(duì)軌。

1.2.3 定位傳感器

在移車臺(tái)主司機(jī)室一側(cè)的兩端各設(shè)置了多個(gè)非接觸式定位傳感器（根據(jù)現(xiàn)場股倒數(shù)確定實(shí)際數(shù)量），通過地面設(shè)置好的感應(yīng)塊，可以將移車臺(tái)的位置信息反饋到PLC，PLC通過反饋的信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算命令。

1.2.4 極限位置傳感器

在移車臺(tái)主司機(jī)室一側(cè)的中間位置，設(shè)置了2個(gè)非接觸式定位傳感器作為極限位置傳感器，當(dāng)極限位置傳感器檢測到地面設(shè)置好的感應(yīng)塊后，將信號(hào)反饋到PLC，PLC立即執(zhí)行相應(yīng)的極限位置邏輯，控制移車臺(tái)緊急停車。

1.2.5 變頻器

移車臺(tái)最重要的走行驅(qū)動(dòng)元器件，2個(gè)變頻器通過PLC控制驅(qū)動(dòng)2～4個(gè)走行電機(jī)（走行電機(jī)根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的需要數(shù)量會(huì)有所變化）。施行一拖二控制，變頻器之間通過PROFINET連接，實(shí)現(xiàn)主從控制，及保證2個(gè)變頻器的輸出保持一致。PLC通過PROFINET總線控制變頻器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，使移車臺(tái)可以平穩(wěn)加速啟動(dòng)、勻速運(yùn)行減速停車以及精確自動(dòng)對(duì)軌。

1.3 照明系統(tǒng)

移車臺(tái)作為全天候工作設(shè)備，在移車臺(tái)的兩側(cè)主梁上及渡橋位置均設(shè)有高亮度LED廣場照明燈，方便操作人員在自然光線不足的情況下操作。在司機(jī)室、操作柜和電器柜內(nèi)均設(shè)有照明燈，方便設(shè)備檢修維護(hù)人員作業(yè)。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)原理

自動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)類似于電梯式的控制效果，根據(jù)用戶提供的軌道編號(hào)，可以將各個(gè)軌道模擬顯示在觸摸屏上，每個(gè)軌道標(biāo)號(hào)類似于電梯的樓層，通過設(shè)置的各種外部傳感器，操作人員可以像操作電梯一樣，操作移車臺(tái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的走行及自動(dòng)對(duì)軌動(dòng)作。

2.1 軌道編號(hào)

根據(jù)用戶提供的軌道編號(hào)，可以將所有需要對(duì)軌的軌道模擬顯示在觸摸屏上，控制系統(tǒng)通過外部設(shè)置的各種傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測移車臺(tái)的實(shí)際位置，操作人員只需要像操作電梯一樣操作移車臺(tái)，在觸摸屏上選擇目標(biāo)軌道，移車臺(tái)就可以自行完成其余的行走及對(duì)軌動(dòng)作。

2.2 位置控制

移車臺(tái)外部設(shè)有位置檢測傳感器，位置檢測傳感器可以將移車臺(tái)的實(shí)際位置實(shí)時(shí)地傳送給PLC，當(dāng)操作人員輸入了目標(biāo)軌道的編號(hào)時(shí)，PLC通過邏輯運(yùn)算可以控制移車臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)走行至目標(biāo)軌道附近；執(zhí)行自動(dòng)對(duì)軌動(dòng)作，直至與目標(biāo)軌道對(duì)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)了移車臺(tái)電梯式的操作。

2.3 操作臺(tái)

操作臺(tái)上設(shè)置有觸摸屏、操作桿及相關(guān)按鈕指示燈，主要用于操作人員控制移車臺(tái)。觸摸屏主要用于全自動(dòng)模式及地鐵式的自動(dòng)對(duì)軌模式，同時(shí)，觸摸屏還會(huì)顯示控制系統(tǒng)的故障信息，方便操作人員和維修人員確定移車臺(tái)的鼓掌位置；半自動(dòng)及手動(dòng)操作移車臺(tái)可防止觸摸屏損壞，但無法進(jìn)行全自動(dòng)運(yùn)行，因此，應(yīng)設(shè)置備用操作方案，以防延誤生產(chǎn)，保證移車臺(tái)的可靠性。

3 實(shí)際使用

通過在貴陽、甘肅、南昌等地項(xiàng)目的實(shí)踐，此新型移車臺(tái)得到了用戶的廣泛好評(píng)，由于移車臺(tái)自動(dòng)化程度很高，操作簡單、對(duì)軌精度高，所以，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求很低，易上手，移車臺(tái)操作人員僅僅需要熟悉操作流程就可以上手操作設(shè)備。

但是同樣因移車臺(tái)的自動(dòng)化程度很高，對(duì)移車臺(tái)的檢修維護(hù)人員提出了較高的要求，需要基本了解整個(gè)控制系統(tǒng)的基本原理和接線原理，從而快速找出故障點(diǎn)。

4 結(jié)束語

此類型移車臺(tái)經(jīng)過多次實(shí)踐得到了用戶的廣泛好評(píng)，操作簡單、快捷，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，既可以像電梯一樣全自動(dòng)運(yùn)行，也可以使用半自動(dòng)及手動(dòng)模式運(yùn)行。尤其是具有自動(dòng)對(duì)軌功能，無論移車臺(tái)的載荷大小都可以實(shí)現(xiàn)高精度的自動(dòng)對(duì)軌動(dòng)作，無需反復(fù)操作，深受使用人員好評(píng)。

〔編輯：張思楠〕

文章編號(hào)：2095-6835（2017）05-0096-02