工礦內(nèi)燃機車PLC控制的電氣線路改造

1、工礦內(nèi)燃機車PLC控制的電氣線路改造摘要:文章介紹了采用日本三菱PLC改造機車電氣控制系統(tǒng)的情況，將PLC用于機車電氣系統(tǒng)的控制中，不僅可以極大地簡化電氣線路而且能顯著提高電氣系統(tǒng)運行的可靠性和檢修方便性，同時減少機車故障率。關(guān)鍵詞:GK1C型機車控制功能控制原理我廠近年引進的5臺GK1C內(nèi)燃機車，使用MIC-2000型微機電氣控制系統(tǒng)，先后出現(xiàn)了燒版、黑屏等性能不穩(wěn)定的故障，造成機車無法正常使用?，F(xiàn)決定使用日本三菱PC機進行改造。1使用PLC可以實現(xiàn)機車的控制功能系統(tǒng)接受司機控制器、各種開關(guān)量信號和柴油機轉(zhuǎn)速信號、傳動箱轉(zhuǎn)速信號等接近開關(guān)的測速信號以及各水溫傳感器信號等模擬量信號。根據(jù)這些信

2、號，完成以下控制功能：（1）完成邏輯控制功能，實現(xiàn)機車的柴油機起動、柴油機停機、機車前進、機車后退、風泵控制、機車加載、機車卸載等控制功能；（2）輔助發(fā)電控制功能；（3）根據(jù)機車速度以及柴油機轉(zhuǎn)速信號實現(xiàn)液力傳動箱的自動換擋功能；（4）實現(xiàn)柴油機的無級調(diào)速功能。2GK1C型機車控制用PLC的選型GK1C型機車的控制信號以開關(guān)量為主，水溫、油壓、風壓等模擬量，通過利用各種繼電器轉(zhuǎn)換為開關(guān)量，將已有的開關(guān)、測量及保護電器的觸頭接在各輸入點與COM點之間即可。共需輸入接點不超過40個。GK1C型機車的輔助電路、勵磁電器、主電路在PLC控制設(shè)計時，無需改動。在控制電路中，需納入PLC輸出控制的接觸器、

3、電控閥、繼電器等線圈共需36個接點。根據(jù)以上分析的數(shù)據(jù)，選用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-80MR-D型PLC作為GK1C型機車控制用機型。該型PLC輸入點為40輸出點為40個，可以滿足GK1C型機車所需輸入、輸出點的控制要求。CK1C型內(nèi)燃機車電氣控制系統(tǒng)是通過設(shè)置在操縱臺、開關(guān)板、電氣柜以及各電氣箱中的開關(guān)、電器及控制器，對機車的起動、調(diào)速、制動、照明、顯示等進行電氣控制。CK1C型內(nèi)燃機車的電氣原理圖包括輸入電路、輸出電路、主電路、照明電路、行車安全電路等部分，用以表示機車全部電器和各電器件之間的相互作用和相互聯(lián)系。其中控制電路的核心是PLC控制系統(tǒng)，簡稱PC機。其邏輯關(guān)系見以（表1）（C

4、K1C型內(nèi)燃機車邏輯關(guān)系表）。3GK1C型機車電氣控制部分工作原理3.1柴油機起動在機車各部分檢查完畢后，按下I端操縱臺上的柴油機起動按扭1SB,接通PC機控制裝置的輸人點（X23），3秒后，此信號被微機確認。PC機（Y26）輸出，推動潤滑油泵接觸器KML動作。電氣回路中KML輔助觸頭斷開，使電壓調(diào)整器AVR與起動發(fā)電機MG的并勵磁繞組斷開；回路中的KML主觸頭閉合，電路14111FS153KML1553MR100接通，潤滑油泵電機3M運轉(zhuǎn)，向柴油機主油道泵油，以潤滑柴油機各有關(guān)部分。KML動作40秒后，PC機（Y27）輸出，推動柴油機啟動接觸器KMS動作。電氣回路中KMS常閉觸頭斷開，切斷電

5、壓調(diào)整器AVR與電源的聯(lián)系，同時（Y42）輸出，調(diào)速器上的電磁聯(lián)鎖線圈EML得電動作，以保證調(diào)速器的正常工作。電氣回路中KMS觸頭閉合，電路101KMS105C1C2H1MGH2100接通，起動發(fā)電機MG作為串勵電動機立即驅(qū)動柴油機運轉(zhuǎn)。在5秒內(nèi)柴油機應(yīng)點火。20秒后（Y27）輸出停止KMS斷電，電氣回路KMS常閉觸頭閉合，主觸頭斷開，起動發(fā)電機MG斷電，停止起動電動機工況。此時（Y43）有輸出，通過電阻13R使電磁聯(lián)鎖線圈EML繼續(xù)有電，同時（Y26）輸出停止，潤滑油泵接觸器KML斷電，電氣回路中KML輔助觸頭閉合，回路中KML主觸頭斷開，潤滑油泵電機3M停止運轉(zhuǎn)，起動完畢。若連續(xù)經(jīng)過兩次起

6、動，柴油機都不點火，則必須查明原因，消除故障后才能進行第三次起動。每次起動應(yīng)間隔23min，連續(xù)起動不得超過3次，以免造成蓄電池虧損。每一次起機或長時間停機后，需要事先對柴油機進行起機前的預(yù)潤滑。斷開燃油泵開關(guān)3S,閉合潤滑油泵開關(guān)2S,則PC機（Y26）輸出，潤滑油泵接觸器KML動作，起動潤滑油泵工作，對柴油機各運動部件進行潤滑。起動電路梯形圖如（圖1圖2）。3.2發(fā)電柴油機起動后，閉合輔助發(fā)電開關(guān)5S,接通PC機輸入點（X26），PC機（Y32）輸出，推動輔助發(fā)電接觸器KMG動作，使電氣回路中KMG主觸頭閉合，電路14113FS109KMS1332R121KML123B1B2106KML1

7、02AVF119KMG100接通，把電壓調(diào)整器AVR與起動發(fā)電機MG的并勵繞組接入電路，起動發(fā)電機轉(zhuǎn)入發(fā)電工況。在建壓過程中發(fā)電機的勵磁電流由蓄電池提供，發(fā)電機處于他勵發(fā)電狀態(tài)；當發(fā)電機電壓超過蓄電池電壓后，勵磁電流轉(zhuǎn)由發(fā)電機自身提供，發(fā)電機由他勵狀態(tài)轉(zhuǎn)為并勵狀態(tài)。在電壓調(diào)整器AVR的調(diào)節(jié)下，電壓最終穩(wěn)定在110V翌V。發(fā)電機的供電電路如下：負線為：MH2100這樣就將發(fā)電機的110VV的電壓向蓄電池充電，并向全車供電。3.3空氣壓縮機組（風泵機組）的控制機車設(shè)有一臺NPT5型空氣壓縮機（即風泵），由一臺ZD316型直流電動機驅(qū)動，電機功率為22kW。為減小空氣壓縮機組起動的沖擊電流，在空氣壓

8、縮機排氣管上裝有無負荷起動電磁閥20YV。當空氣壓縮機組起動時，13YV有電，空氣壓縮機排氣管通大氣，起動阻力減小。3秒后，20YV斷電，空氣壓縮機排氣管與大氣的通路關(guān)閉。當起動發(fā)電機正常發(fā)電、總風缸風壓低于750kPa、壓力開關(guān)2kPa閉合時，合上風泵開關(guān)9S,PC機丫37、Y41輸出，Y37放大后推動風泵一級起動接觸器1KMC動作，Y41放大后推動無負荷起動電磁閥20YV動作。電氣回路中，1KMC主觸頭閉合，電路1132FU1391KMO1431RSP145H11MRC2C1-100接通，風泵電機1M進入無負荷起動工況。3秒后，Y41斷開，Y40輸出，放大后推動風泵全壓起動接觸器2KMC動

9、作，將回路中的電路1132FU1391KM（2KM（H11MC2C1100接通，風泵電機1M進入二級全壓起動工況。電機1M轉(zhuǎn)速升至額定值，向總風缸泵風。當總風缸風壓達到900kPa時，2kPa斷開，EXP（3X-28）停止輸出，1KMC失電，風泵停止工作。在風泵機組工作時，EXP（4X-5）輸出，使空氣干燥器（ACC）投入工作，以凈化和干燥泵人總風缸的壓縮空氣。當空壓機因總風缸達到規(guī)定壓力（900kPa）,停止泵風時，Y37輸出，使排污電磁閥15YV得電開啟，將空氣干燥器濾清筒和干燥筒內(nèi)的壓縮空氣連同油、水和塵埃排入大氣。當總風缸因風源消耗使壓力降至750kPa時，空壓機重新啟動運轉(zhuǎn)，空氣干燥

10、器ACC投入工作，同時切斷15YV電源。當總風缸壓力再達到900kPa時，又重復(fù)上述作用過程。為了使總風缸風壓始終保持在750900kPa的范圍內(nèi)，空氣壓縮機組將時而工作，時而停止。當壓力開關(guān)2kPa故障時，可按下風泵手動按鈕2SB1（X34）,控制空氣壓縮機組工作。松開按鈕2SB1，則風泵機組停止工作。3.4機車換向機車換向時，將司機手輪控制器ADD的手輪置于前進方向（X5）（或后退方向（X6）,PC機Y0或Y4輸出，使前向電空閥1YV（或后向電空閥5YV）得電動作，通過傳動裝置的控制系統(tǒng)，使傳動箱前向（或后向）變扭器充油，也即機車前向（或后向）運行。機車的換向采用液力換向，因此在低速時可以

11、不停車換向（即機車處于液力制動工況）。但是，在一般情況下應(yīng)將司機控制器ADS置于“0位,使機車速度降低到一定程度時才進行換向。在特殊情況下，可能出現(xiàn)司機控制器ADS處于高手把位（高于8位，對應(yīng)柴油機轉(zhuǎn)速470r/min）時進行換向的工況，為保護傳動系統(tǒng)在高手把位換向時安全可靠地工作，特設(shè)置了保護裝置。換向時，即將手輪控制器ADD的手輪由前進（或后退）轉(zhuǎn)向后退（或前進）時，由于制動閥至充量調(diào)節(jié)閥的油路被切，設(shè)置在該油路上的油壓繼電器1KPT釋壓至低于250kPa而斷開（X43）,這一狀態(tài)被微機檢測到，微機將控制調(diào)速器上的步進電機，使柴油機轉(zhuǎn)速降低至470r/min（對應(yīng)手輪式司控器手輪8位）或低于470r/min（對應(yīng)手輪式司控器手輪8位以下）運轉(zhuǎn)。當換向完畢后，制動閥至充量調(diào)節(jié)閥的油路又被接通，油壓升至250kPa寸，壓力繼電器1KPT閉合，微機又控制柴油機恢復(fù)到換向前的工作轉(zhuǎn)速，機車處于正常牽引工況運行，這樣便起到了限制液力制動力、保護傳動系統(tǒng)的作用。3.5其他控制其他控制電路不予詳述。4結(jié)語GK1c型0127、197號機車電氣系統(tǒng)PLC改造分別用時30天，經(jīng)過一年多的使用證明，整個電氣系統(tǒng)工作可靠、維修方便，檢修人員維