內(nèi)燃機車電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制的分析

馮璐珂

（山西潞安礦業(yè)（集團）有限責任公司鐵路運營公司， 山西 長治 046000）

引言

就當前的現(xiàn)狀而言，我國內(nèi)燃機車電氣控制系統(tǒng)依然存在很多需要優(yōu)化的地方，特別是機械運行方面。對此，基于先進的技術(shù)方式，將PLC控制應用在內(nèi)燃機車電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計之中，從而對整個控制系統(tǒng)的部件進行升級、整合，形成集成化的控制體系，進而全面提高內(nèi)燃機車電氣控制系統(tǒng)的工作效率、質(zhì)量。

1 PLC控制方式的相關(guān)介紹

1）PLC控制技術(shù)的優(yōu)點。具有較強的穩(wěn)定性、抗干擾性、適應性以及靈活性，同時PLC的編程相對簡單，可操作性、擴展性優(yōu)異，在使用的過程中PLC設(shè)計、安裝、調(diào)試的工作便捷，維護、檢修等工作量少。

2）PLC控制硬件的構(gòu)成。中央處理器（CPU）、儲存器、輸入/出接口、擴展接口、電源、通訊接口、智能單元、智能I/O接口。

3）PLC控制的性能指標。存儲容量、輸入/出點數(shù)、掃描速度、智能單元的數(shù)量、擴展能力等。

4）PLC控制的編程語言。梯形圖編程、狀態(tài)流程圖編程、指令表編程[1]。

2 采用PLC控制設(shè)計內(nèi)燃機車系統(tǒng)機械設(shè)備的方式

2.1 I/O通道分配

PLC分為內(nèi)部通道、外部通道。其中外部通道包含輸入/出通道，簡稱I/O通道，主要負責與PLC外部的機械設(shè)備、接線進行溝通；內(nèi)部通道實際就是內(nèi)部繼電器，其自身的功能能夠取代有觸點控制方式，全面提高了PLC控制的穩(wěn)定性。具體而言，通道號是由三位十進制的數(shù)字構(gòu)成的，如果在其后邊再加入兩位十進制的數(shù)字，就能夠得出通道的具體地址。例如：000-009為輸入通道，也就是輸入繼電器；010-019為輸出通道，也就是輸出繼電器區(qū)。對此，I/O通道號的設(shè)定見表1。

表1 I/O通道號的設(shè)定

2.2 梯形圖程序分析

2.2.1 梯形圖指令設(shè)置

在對內(nèi)燃機車電氣控制系統(tǒng)機械進行PLC控制的過程中，需要保證PLC控制的轉(zhuǎn)換開關(guān)、扳鍵開關(guān)、按鈕等與內(nèi)燃機車電氣控制系統(tǒng)的電路一致，使機械設(shè)備的線圈受機孔扳鍵開關(guān)、總控扳鍵開關(guān)的雙重控制，然后將內(nèi)燃機車電氣系統(tǒng)的負端與PLC輸出點相連，從而形成梯形圖。本文將結(jié)合梯形圖指令表（見表2）對梯形圖程序進行深入分析。

表2 梯形圖指令表

2.2.2 梯形圖分析

以表2為基礎(chǔ)，結(jié)合下頁圖1、圖2、圖3對內(nèi)燃機車電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制時設(shè)計的梯形圖程序分析如下：

1）內(nèi)燃機車打滑油。將1K閉合，而后PLC的輸出模塊就會形成回路；將3K閉合，此時輸入通道0000也會隨之閉合。因為RBC沒有電動作，所以第2行通道1000打開時，線圈通電則滑油泵發(fā)生動作，從而開始打油工作。

圖1 柴油機啟動梯形圖

圖2 柴油機啟動流程控制圖

圖3 內(nèi)燃機啟動電路圖

2）柴油機甩車。如果盤車機械ZLS沒有任何動作，且主手柄為“0”，便可以將啟機閉合，并使0001導通，此時第三行的定時器TIM100會在50 s以后完成接通。隨后，第四行的1001通道接通，同時使啟動接觸器連接電源，使得柴油機開始甩車，而當打開啟機以后，柴油機則停止甩車[2]。

3）燃油供給。將4K閉合以后，柴油機停機保護、中間繼電器20006均沒有產(chǎn)生任何動作，而當接通第七行的01003輸出點時，RBC線圈能夠連接電源，實現(xiàn)供油的目的。

4）柴油機的啟動。在燃油泵接觸器發(fā)生吸合以后，1003輸出點的常閉觸指就會斷開，行輸出點1001并沒有任何動作。如果按下啟機的按鈕，啟動接觸器就會延時并完成電吸合，從而輔助內(nèi)燃機車的柴油機啟動。在這一情況下，第8行1001輸出點連接電源，常閉觸指同樣會斷開，那將1000輸出點斷開，使得滑油泵接觸器斷電。

5）固定發(fā)電。當內(nèi)燃機車電氣系統(tǒng)的機械設(shè)備中的DC110V電壓輸出端發(fā)生故障，就會導致8K發(fā)生閉合等現(xiàn)象。同時，基于PLC控制系統(tǒng)的電器就會自行上鎖，此時內(nèi)燃機車就會利用當前的固定電支撐運行。另外，在梯形圖連接圖中，1006輔助發(fā)電控制常常斷開，使得FLC在失去電壓以后自行斷電。在排除電氣控制系統(tǒng)機械的故障以后，8K就會重新斷開，并將5K合上，完成第11行1006的解鎖工作，從而FLC繼續(xù)發(fā)電。

6）壓縮機工作。當內(nèi)燃機的輔機進行發(fā)電以后，10K就會閉合，在風壓力小于750 kPa的條件下，YK同樣會發(fā)生閉合現(xiàn)象，那么梯形圖電路的第14行的1005輸出點就會導通，而此時風泵接觸器會發(fā)生動作，并要求空壓機進行工作。另外一種情況就是直接打開相應的開關(guān)，使PLC控制系統(tǒng)強行進行泵風，那么壓縮機就能夠脫離YK的控制。

7）內(nèi)燃機車啟動。首先，輔助發(fā)電，就是將5K關(guān)閉，此時第10行0003、1001常閉以及1006常閉都會依次實現(xiàn)導通。在這一基礎(chǔ)上，1004也會導通，此狀態(tài)下FLV線圈為通電裝填，就能夠完成QF發(fā)電[3]。其次，固定發(fā)電，如果發(fā)現(xiàn)電壓調(diào)整器存在故障，8K就會閉合，此時第11行的0004就會導通，隨后1006也會呈現(xiàn)導通狀態(tài)，因此GFC通電。同時，第12行會自動閉鎖，并進入到自動發(fā)電的狀態(tài)。而第10的1006得電之后就會斷開，因此輔助發(fā)電則會停止。在工作人員將故障排除以后，系統(tǒng)就能夠恢復供電。最后，啟動空壓機。在QF進行發(fā)電以后，需要將10K閉合，如果總風缸壓力在750 kPa以下，那么YK也會呈現(xiàn)閉合狀態(tài)，所以第14行就會呈現(xiàn)導通狀態(tài)。此時的線圈YC就會獲得電流，而空壓機便可以進行運轉(zhuǎn)。或者將2QA進行手動關(guān)閉，同樣能夠?qū)⒖諌簷C啟動，同時還不會受到風缸壓力的影響，實現(xiàn)內(nèi)燃機的啟動。

3 采用PLC控制設(shè)計內(nèi)燃機車系統(tǒng)機械設(shè)備的效果

1）在內(nèi)燃機車的電氣控制系統(tǒng)中應用PLC控制技術(shù)，優(yōu)化了機車的基本功能，比如啟動柴油機、啟動機車等，同時PLC控制技術(shù)還改進了內(nèi)燃機車運行的實際狀態(tài)，更好地保護了系統(tǒng)的機械、線路，并可以準確、及時對故障進行排查。

2）采用PLC技術(shù)對內(nèi)燃機車的電氣控制系統(tǒng)進行優(yōu)化以后，為乘務(wù)員處置途中機械故障提供了便利條件，甚至可以在運行狀態(tài)下對LUC進行轉(zhuǎn)換，從而繼續(xù)完成牽引工作。

3）采用PLC技術(shù)優(yōu)化內(nèi)燃機車的電器控制系統(tǒng)，有效縮短了機械設(shè)備的調(diào)試周期、維護周期，極大延長了機車的使用壽命，提高了相關(guān)機械的利用率。

4 結(jié)語

將PLC控制應用在內(nèi)燃機車電氣控制系統(tǒng)之中，進一步優(yōu)化了機械的性能，有效降低了電氣故障的頻率，簡化了控制系統(tǒng)的線路，并有效減少了對機械的維護成本，提高了故障排查的質(zhì)量與效率，延長了內(nèi)燃機車機械的使用壽命，充分發(fā)揮了PLC控制的重要價值。

（編輯：王瑾）