PLC在GK1C型内燃机车的应用

PLC在GK1C型内燃机车的应用

薛康锋

陕钢集团龙门钢铁有限责任公司 陕西 韩城 715400

摘要：GK1C型机车是在资阳机车厂批量生产的GK1C系列机车基础上，换装6-240ZJ型中速柴油机的改型机车。功率990kW，重量92t，B-B轴式，14.9米，最大转速35公里/小时，低转速75公里/小时。CK1C机车安装了FX2N型PLC，由PLC进行调速、启动、加载。安装远程控制系统，并与PLC相结合，实现了对机车的远程控制。配备液晶显示屏，能及时地将机车运行状况及各种故障情况进行实时的展示。

关键词：PLC；GK1C；遥控

1 PLC技术及GK1C型内燃机车简述

1.1 PLC技术

PLC为可编程控制器的缩写。常规PLC主要用于运算、计时和逻辑控制。目前PLC技术已广泛用于各种场合，如：模拟量闭环、数字式智能控制、通信网络等。目前PLC的A/D、D/A变换及算术操作等多种功能，而PID则是PLC技术实现对动作、转速等的有效控制。PLC技术通常能够输出和接受高速度的信号，通过与传感器、随动装置相结合，能够完成PLC的数字式数据控制。通过与PLC总线装置相结合，可以实现对现场观测和分析的实时显示，为优化控制系统的运行奠定基础。采用PLC技术实现了对自动检测的自动监测，不仅能达到对系统的控制，而且还能为企业的现代化生产管理创造良好的环境。

1.2 GK1C型内燃机车

GK1C型机车为液压驱动，搭载6240ZJD柴油机。该机车主要包括：行走系统、液压驱动箱、电气控制系统和动力系统等。机组人员利用操作主控仪向PLC发送速度信号，PLC根据需要调整发动机的速度。柴油机采用万向轴与液压传动装置相联结，传动装置根据PLC的指示改变各种档位和方向，再用万向轴与传动装置联结，进行动力传输，从而达到对发动机的动力进行调节。机车属大型动力传输设备，工作条件十分苛刻，夏天时，其电箱内的温度可达到50摄氏度。机车频繁提速、减速，对机车的电子部件造成严重的影响。由于电力设备多，在高电压的情况下，启动高电压的DC电动机会引起强烈的EMI。本型号机车按照目标和运行环境的需要，以FX2N-80-MT型PLC为主要的控制中心。

2 PLC控制系统应用于GK1C型内燃机车的优势

在工业上，PLC是一种很常用的设备，其中的微处理器则是最为关键的部件，通过其能够使得逻辑控制目的切实达成，不仅能够有效地处理开关量和模拟量，还能够成功地完成自动计时。通过对PLC的控制系统进行研究，发现内存的实际存储能力很大，不必再采用继电器，这样不仅可以减小系统的容积，而且可以提高工作效率和稳定性。PLC对冲击、电磁干扰等具有很好的抗干扰性能，在环境气温变化频繁的情况下，对系统的性能没有明显的变化。此外，由于系统运行相对简单，因此可以获得更加广泛的使用。此系统具有的优势集中在下面几点：

（1）取消了中间继电器和时间继电器，并且电路更加简化。从机车的运行情况来看，中间环节发生故障的可能性很大，因此，通过降低中间的联系，可以防止故障的发生，从而提高控制系统的可靠性。

（2）可以根据实际使用的情况，根据PLC的不同，进行灵活的应用，从而在开发新的产品时，将其应用到生产中，大大缩短了生产周期，降低了生产费用。

（3）PLC的智能程度很高，内燃机对其加以应用能够使得柴油机控制效果更为理想，油温和水温都可以自动调节，这样就会使得能源消耗大幅降低。

（4）对PLC控制系统具有的逻辑功能加以应用能够及时发现电气线路出现的故障，并可保证判断更为准确，从而使维修工人可以在第一时间解决问题，确保机车的工作状况。

3 PLC在GK1C型内燃机车的应用

3.1 PLC系统结构组成

（1）PLC单元

FX2N是机车的主控单元，它负责采集和处理各类机车的各项工作，完成报警、趋势分析和数据录入。通过操纵终端机，使机车的驾驶员能够对机车的实时工作进行监控。

（2）外围单元

FX2N拥有80个I/O端口、两个开关量输入模块，一个输出模块和一个模拟量输出模块。通过输入模块将机车的各种信号和命令发送到PLC，以达到控制机车运行的目的。

（3）系统功能

掌握发动机的开关量；通过仿真数据输入，获取发动机的温度和气压信号，通过编程运算得到发动机的工作转速和行驶速度；在机车运行期间，如果某个数值（温度、压力）超过规定值，就可以发送一个不同级别的警报；可根据用户的操作习惯，从计算机接口上了解机车的各种工作状态，例如柴油机的转速、机车的速度以及油压、油温等；能够对各种运行等级进行等级的加密，并且能够对实时的参数进行修正；满足对柴油机无极调速的要求。

3.2系统软件设计

机车电气控制系统的软件设计主要包括：柴油机启动、数据显示、调速、报警、手/自动控制等子程序模块。在发动机启动机部分，A柴油机开始工作，在等待油压上升到0.1MPa时，预供油泵就会停止工作，这时，发动机开始工作，B柴油机也开始工作，切断启动电路，防止柴油机二次启动，同时，在发动机上安装定位模块，进而电机实现无极变速目的，同时，还可以使用上下限位开关，保证柴油机的速度在可控范围之内；通过与各控制装置所获取的各种数据进行比较，并与所设置的安全设置进行比较，机车手动控制模式下主要是通过操作人员使用操作杆进行开关的转换，实现变速器的档位切换，在自动控制方式中，主要是基于柴油机的转速以及机车的速度比值控制达到机车自动调速的控制。

3.3柴油机控制

柴油机的启动参照了现代轿车的启动方法，即机车操作人员控制摇杆将手柄置于0位置处，使变速器处于空档，然后启动。此时将控制开关进行闭合，继电器得电，启动钥匙将启动开关置于运行位置，柴油机控制系统供电，此时诊断灯发亮。待发动机熄火后，将车钥匙打开，启动中继电源，发动机点火，发动机启动，启动后，将车钥匙插回工作状态，发动成功。EDC是柴油发动机的关键部件，EDC与PLC通过CAN总线通信的方式进行通信，通过PLC的输出，可以对柴油机进行启闭和调速。另外，采用CAN总线通信方式，实现了柴油机转速、油温等数据的实时监控。只要将启动键从工作位置旋转到0，即可达到柴油停机目的。

3.4制动系统控制

制动系统的控制，主要是对压缩机、干燥器、紧急制动、侧向制动等方面进行了详细的分析。在发动机内部设有一台空气压缩机，空气压缩机是利用PLC的总风压传感器来测量总风压力，并对空气进行自动的调节，如果风压低于730kPa，PLC显示器空压机灯亮，反之当风压高于900kPa时则泵风停止，指示灯灭。此外，若需要强制泵风时则机车操作人员可以通过PLC显示屏上的按钮进行手控供风的调整。如果机车在运行中遇到了紧急状况，需要按下应急按钮，刹车控制器里的应急电子阀门会得到电力，此时柴油机处于卸载情况，然后由车辆通过管道进行排气，在发动机停止后，通过零速联锁来防止机车在减速的时候重新启动。在机车上，在主次操纵平台旁边设有刹车键，PLC下达命令后，旁路刹车继电器上电，指示灯点亮，这时柴油发动机就会启动。

4 结束语

GK1C型机车采用PLC技术，可以很好地克服各种继电器和接触屏控制等问题，从而简化了工作过程。利用PLC进行电力监控，提高了电力系统的工作稳定性，同时采用了触摸屏，便于驾驶员对机车的工作状况进行监控，同时还能对机车的故障进行数据录入，便于检查与维修。

参考文献

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