0 引言

　　從20世紀(jì)末以來，架車機(jī)就開始廣泛應(yīng)用于各型機(jī)車、地鐵等設(shè)備的生產(chǎn)制造及維修，其同步精度以及操作界面直接影響設(shè)備使用的安全性以及工作效率。伴隨著企業(yè)自動(dòng)化程度越來越高，可編程控制器(pmgramable logic controller，PLC)在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用越來越廣泛。利用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的中間繼電器可以大大簡(jiǎn)化電路，保證電路的可靠性，而且只需更改程序的邏輯關(guān)系即可實(shí)現(xiàn)不同的功能，因此將PLC技術(shù)應(yīng)用于架車機(jī)控制系統(tǒng)中是必然的。目前架車機(jī)控制系統(tǒng)普遍存在控制精度不高、控制界面不友好等問題，所以針對(duì)架車機(jī)的控制精度的提高，優(yōu)化控制界面優(yōu)化的研究是極具重要意義的。

1 架車機(jī)電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　1.1 架車機(jī)電氣控制系統(tǒng)組成

　　研究設(shè)計(jì)的架車機(jī)電氣控制系統(tǒng)是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)，由電源單元、控制單元(可編程控制器)、電氣檢測(cè)單元(如增量編碼器、接近開關(guān)、限位開關(guān)等)、執(zhí)行單元(繼電器、電機(jī)等)及顯示單元(顯示屏、指示燈等)五大單元組成。

　　當(dāng)接通電源以后，可編程控制器(programable logic controller，PLC)接收按鈕信號(hào)以及其他控制信號(hào)，處理后將信號(hào)傳輸至執(zhí)行單元；執(zhí)行單元在執(zhí)行過程中導(dǎo)致檢測(cè)單元信號(hào)發(fā)生改變，檢測(cè)單元信號(hào)即時(shí)傳輸至PLC，PLC即時(shí)輸出至執(zhí)行單元，使得運(yùn)動(dòng)發(fā)生相應(yīng)改變。架車機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　1.2 架車機(jī)控制系統(tǒng)PLC電路設(shè)計(jì)

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

　　1.2.1 PLC的選型

　　PLC型號(hào)的選擇主要從兩個(gè)方面考慮：一方面考慮PLC控制是數(shù)字量控制還是模擬量控制；另一方面考慮PLC的I／O點(diǎn)數(shù)目。

　　根據(jù)架車機(jī)的功能要求，首先初步設(shè)計(jì)出PLC的功能結(jié)構(gòu)圖(見圖2)。

圖2 PLC功能緒構(gòu)圈

　　根據(jù)功能結(jié)構(gòu)圖初步估計(jì)PLC所需的I／0點(diǎn)數(shù)目低于256，其主要控制為數(shù)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(shù)目應(yīng)大于21個(gè)，輸出口至少有15個(gè)，因此選擇西門子PLC226型，其輸入口數(shù)目有24個(gè)，輸出口有16個(gè)，滿足要求。

　　1.2.2 PLC電路設(shè)計(jì)

　　確定系統(tǒng)的功能和PLC的型號(hào)之后，根據(jù)架車機(jī)控制系統(tǒng)所需完成動(dòng)作對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)也就是PLC控制電路的設(shè)計(jì)，即輸入輸出元件的有機(jī)組合。PLC替代了很多傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的中間繼電器，不僅優(yōu)化了電路結(jié)構(gòu)，也提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　從本質(zhì)來講，基于PLC的架車機(jī)電氣控制系統(tǒng)的控制思路仍然與利用中間繼電器控制系統(tǒng)是一致的，只是在控制手段上采用了先進(jìn)的可編程控制器。對(duì)于位移信號(hào)反饋功能采用了比較先進(jìn)的增量編碼器，這樣就保證速度信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與可靠性。PLC控制系統(tǒng)的電路圖見圖3。

圖3 PLC電路設(shè)計(jì)

　　1.2.3 PLC的I／O點(diǎn)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(duì)應(yīng)端口及其功能說明。

　　根據(jù)表1可知，PLC輸入輸出端口數(shù)目滿足使用要求，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，后期的改進(jìn)或者其他功能的實(shí)現(xiàn)可以通過擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)。

2 架車機(jī)電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　2.1 軟件功能分析

　　PLC同步控制程序?qū)崿F(xiàn)的功能需符合2000年鐵道部頒發(fā)的中華人民共和國(guó)TB／T1686—2000行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即需要有高度顯示、兩桿超差過大自動(dòng)調(diào)整、托頭超過極限位置自動(dòng)報(bào)警等功能。

　　架車機(jī)電氣控制系統(tǒng)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?qū)崿F(xiàn)，報(bào)警通過蜂鳴器報(bào)警以及文本控制器提示兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)。其功能流程圖見圖4。

圖4功能漉程圈

　　2.2 軟件設(shè)計(jì)

　　2.2.1 PLC部分程序編寫

　　系統(tǒng)通過梯形圖來編寫PLC程序，其本質(zhì)與其他語言相同，即通過一定的邏輯語句與關(guān)系來實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。圖5表示架車機(jī)同步控制程序中高度數(shù)據(jù)采集部分的梯形圖。

圖5 高度數(shù)據(jù)采集梯形圖

　　在程序?qū)崿F(xiàn)計(jì)數(shù)功能之前，需對(duì)PLC的掃描周期與編碼器反饋的脈沖周期進(jìn)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(jì)數(shù)器。

　　架車機(jī)使用鼠籠三相異步電機(jī)，額定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)脈沖120個(gè)。

　　2.2.2 文本控制器界面設(shè)計(jì)

　　控制界面主要包括高度柱狀圖顯示模塊，設(shè)定高度模塊以及報(bào)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(jìn)行開發(fā)，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(tǒng)結(jié)構(gòu)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(shè)定方便可靠，報(bào)警即時(shí)有效。

3 結(jié)束語

　　通過在機(jī)務(wù)段的實(shí)際使用，表明該型架機(jī)車使用性能完全滿足機(jī)車檢修與組裝的使用需求；其穩(wěn)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(dòng)成本，提高工作效率，具有一定推廣意義。