作者：徐徐 | 字数：2293 | 阅读：

摘 要：可编程序控制器是从2O世纪6O年代末发展起来的一种新型的电气控制装置，用p1c代替电动架车机传统的电气控制系统，可以减少电气故障发生率，缩短设计周期，提高设备的工作可靠性.

关键词：PLC；架车机

电动架车机是供电力、内燃机车架起车体，推出转向架用的专用设备.本架车机工作时四台一组，同步升降，过去采用继电器一接触器方式进行控制，因而存在响应速度慢、动作迟缓、衔铁粘滞、接触不良等现象，使得四台架车机同步性能变差，存在安全隐患.这样，对25吨电动架车机的控制系统要进行优化设计，具体要求满足以下两点：1.可靠性要高；2.同步控制性能要好.

1 系统概述

1.1 工作过程

机车进人架车台位后，拆下机车制动拉杆的吊杆，先将每台架车机的托头分别对正，并伸人机车的四个架车点上，然后调整各托头高度，使与各架车点密贴，当确认接触良好后，方可操纵总控制箱，选择点动、联动和升降控制按钮，控制四台架车机升降高度.

1.2 传统的电气控制原理（图1、图2）

1.3 PLC控制原理

可编程序控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置.目前已被广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中.可编程序控制器早期在功能上只能进行逻辑控制，因此被称为可编程序逻辑控制器（Progammabl e Logic Controller），简称PLC.通过PLC对4个继电器控制，实现对4台架车机的控制.由于传统的电气控制系统无法实现对同步架车过程的实时监控，因此在每台架车机电机安装测速编码器，达到架车同步实时监测的功能.其系统控制原理如图所示.

2 PLC控制系统设计

2.1 系统硬件设计的基本内容

系统控制原理图

PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的.因此PLC控制系统设计的基本内容应包括：

（1）选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及主输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）.

（2）PLC的选择.PLC是控制系统的核心部件.正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用.

（3）分配I/0点

（4）设计控制程序.

包括设计梯形图、语句表（即程序清单）或控制系统流程图.控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全、可靠的关键.因此，控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止.

（5）必要时还需设计控制台.

（6）编制控制系统的技术文件

2.1.1 光电编码器的选择

光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º；的两路脉冲信号。

根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。根据要求可选择增量式编码器，它是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90º；，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。因此选择增量式编码器是比较好的。

2.1.2 PLC的选择

随着PLC的推广普及，PLC产品的种类越来越多，而且功能也日趋完善.PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有不同，适用场合也各有侧重.因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用.PLC机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，保证可靠、维护使用方便以击最佳的功能价格比.PLC容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量以作备用.根据架车机的控制原理和动作顺序，确定PLC输入、输出点数，选择理想的PLC.该控制系统各种按钮和开关需10个输入点，架车机电机安装测速编码器需4个输入点，，共需14个输入点，7个继电器、1个指示灯和1个报警器共需7个输出点.故选用西门子s7—200系列，它共有14路数字量输入点，9路数字量输出点，满足控制要求，所以我选择的西门子s7-200是完全适合本设备的控制要求的。

2.3 系统软件设计

2.3.1 系统流程图

PLC程序设计的步骤：

对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图用以清楚的表明动作的顺序和条件对于简单的控制系统可以省去这个步骤

2.3.2设计梯形图（略）

3 结束语

实践证明，PLC能在工况较恶劣的环境中使用，而不必过多考虑电压波动、电磁干扰，环境温度和湿度的影响用PLC控制传统的电气系统可以减少电气故障发生率，缩短设计周期，提高设备工作可靠性。

参考文献

（1）张建民.《机电一体化系统设计》.北京：北京理工大学出版社，2006

（2）周祖德 ，唐永红主编，《机电一体化控制技术与系统》.武汉：华中理工大学出版社，2007

（3）邓星钟，周祖德编.机电传动控制.武汉：华中理工大学出版社，2009