0 引言

　　從20世紀末以來，架車機就開始廣泛應用于各型機車、地鐵等設備的生產制造及維修，其同步精度以及操作界面直接影響設備使用的安全性以及工作效率。伴隨著企業自動化程度越來越高，可編程控制器(pmgramable logic controller，PLC)在工業自動化中應用越來越廣泛。利用PLC代替傳統的中間繼電器可以大大簡化電路，保證電路的可靠性，而且只需更改程序的邏輯關系即可實現不同的功能，因此將PLC技術應用于架車機控制系統中是必然的。目前架車機控制系統普遍存在控制精度不高、控制界面不友好等問題，所以針對架車機的控制精度的提高，優化控制界面優化的研究是極具重要意義的。

1 架車機電氣控制系統硬件設計

　　1.1 架車機電氣控制系統組成

　　研究設計的架車機電氣控制系統是一種閉環控制系統系統，由電源單元、控制單元(可編程控制器)、電氣檢測單元(如增量編碼器、接近開關、限位開關等)、執行單元(繼電器、電機等)及顯示單元(顯示屏、指示燈等)五大單元組成。

　　當接通電源以后，可編程控制器(programable logic controller，PLC)接收按鈕信號以及其他控制信號，處理后將信號傳輸至執行單元；執行單元在執行過程中導致檢測單元信號發生改變，檢測單元信號即時傳輸至PLC，PLC即時輸出至執行單元，使得運動發生相應改變。架車機控制系統結構見圖1。

圖1控制系統結構圖

　　1.2 架車機控制系統PLC電路設計

　　相對于繼電器控制電路，PLC控制電路的柔性度更高，無觸點操作使得控制更加安全可靠。

　　1.2.1 PLC的選型

　　PLC型號的選擇主要從兩個方面考慮：一方面考慮PLC控制是數字量控制還是模擬量控制；另一方面考慮PLC的I／O點數目。

　　根據架車機的功能要求，首先初步設計出PLC的功能結構圖(見圖2)。

圖2 PLC功能緒構圈

　　根據功能結構圖初步估計PLC所需的I／0點數目低于256，其主要控制為數字量控制，屬于小型范圍，因此可以選擇西門子PI腸00系列。圖示PLC的輸入端口數目應大于21個，輸出口至少有15個，因此選擇西門子PLC226型，其輸入口數目有24個，輸出口有16個，滿足要求。

　　1.2.2 PLC電路設計

　　確定系統的功能和PLC的型號之后，根據架車機控制系統所需完成動作對整個系統進行設計。電氣控制系統的設計分為電路設計和軟件設計。電路設計也就是PLC控制電路的設計，即輸入輸出元件的有機組合。PLC替代了很多傳統控制系統中的中間繼電器，不僅優化了電路結構，也提高了系統的可靠性。

　　從本質來講，基于PLC的架車機電氣控制系統的控制思路仍然與利用中間繼電器控制系統是一致的，只是在控制手段上采用了先進的可編程控制器。對于位移信號反饋功能采用了比較先進的增量編碼器，這樣就保證速度信號傳輸的準確性與可靠性。PLC控制系統的電路圖見圖3。

圖3 PLC電路設計

　　1.2.3 PLC的I／O點說明

　　PLC的I／O端口的使用直接影響程序的編寫，表1是各元器件對應端口及其功能說明。

　　根據表1可知，PLC輸入輸出端口數目滿足使用要求，可以實現預期功能，后期的改進或者其他功能的實現可以通過擴展模塊實現。

2 架車機電氣控制系統軟件設計

　　2.1 軟件功能分析

　　PLC同步控制程序實現的功能需符合2000年鐵道部頒發的中華人民共和國TB／T1686—2000行業標準，即需要有高度顯示、兩桿超差過大自動調整、托頭超過極限位置自動報警等功能。

　　架車機電氣控制系統的高度顯示通過威綸MT6070ik型觸摸式文本控制器顯示，同步功能通過同步控制程序實現，報警通過蜂鳴器報警以及文本控制器提示兩者結合實現。其功能流程圖見圖4。

圖4功能漉程圈

　　2.2 軟件設計

　　2.2.1 PLC部分程序編寫

　　系統通過梯形圖來編寫PLC程序，其本質與其他語言相同，即通過一定的邏輯語句與關系來實現預定的功能。圖5表示架車機同步控制程序中高度數據采集部分的梯形圖。

圖5 高度數據采集梯形圖

　　在程序實現計數功能之前，需對PLC的掃描周期與編碼器反饋的脈沖周期進行比較。若PLC的掃描周期大于編碼器的脈沖周期需采用高速計數器。

　　架車機使用鼠籠三相異步電機，額定轉速為Ne=1 440 r／min，額定功率為P_e=4 kW；減速器減速比為n=71；絲杠升程為h=12 mm／r；編碼器每轉脈沖120個。

　　2.2.2 文本控制器界面設計

　　控制界面主要包括高度柱狀圖顯示模塊，設定高度模塊以及報警顯示模塊。該控制界面采用與威綸MT60TOik配套使用的EB8000 Project Manager軟件進行開發，EB8000具有豐富的模塊，支持多類型PLC的通信，兼容性好。

　　控制界面的系統結構見圖6。操作界面采用的是17.78cm(7 in)觸摸屏，柱狀圖顯示清晰，高度設定方便可靠，報警即時有效。

3 結束語

　　通過在機務段的實際使用，表明該型架機車使用性能完全滿足機車檢修與組裝的使用需求；其穩定的性能、可靠精度、友好操作極大方便來操作人員的使用，降低勞動成本，提高工作效率，具有一定推廣意義。