可编程控制器在列车轮对清洗机中的应用.pdf

管理与 维护 M ANAGEM ENT AND M AI NTENANCE 第 2 0卷第 5 期 VOI ．20 NO． 5 史章编 1 0 0 5 8 4 5 1 2 0 1 1 0 5 0 0 2 6 0 2 可编程控制器在列车轮对清洗机中的应用 李国直，李颖，王 京 北京铁路 局 科研所 ，北京 1 0 0 8 6 0 摘 要根据列车轮对检修作业要求，采用模块化结构和新型可编程人机界 面控制器，设计控制系统 方案 ，研制 轮对 清洗 机 ，编 写 出实现 清洗作业 的程序 。 父键i i j I 可编程控制器；轮对；清洗机 中图分类 U 2 6 9 ． 3 2 5 U2 7 9 ． 3 2 5文献标识码A Ap pl i c a t i o n o f PLC i n c l e a n i n g ma c h i ne f o r t r a i n． wh e e l s e t LI Gu o ． Z I l i ， LI Yi n g ’ WANGJ i n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n s t i t u t e o f B e ij i n g R a i l w a y A d mi n i s t r a t i o n ， B e ij i n g 1 0 0 8 6 0 ， C h i n a Abs t r a c t Ac c or di n g t o t h e o ve r ha ul r e q ui r e me nt s o ft r a i n wh e e l s e t ， b y u s i ng mo d ul a r i z a t i o n s t r uc t u r e d e s i g n me tho d a nd a n e w t y p e o f ma n ma c h i n e i n t e r f a c e P L C， a n e w k i n d o f c l e a n i n g ma c h i n e wa s d e v e l o p e d ． T h e p l a n o f Co n t r o l S y s t e m wa s d e s i g n e d ， P L C p r o g r a m wa s wr i t t e n t o a c h i e v e c l e a n i n g o p e r a t i o n ． Ke y wor ds PLC； wh e e l s e t ；c l e a ni n g ma c h i ne 列车轮对是 高速列车运行的重要部 件 ，为增 加高速运行 的可靠性 ，在检修作业 中对轮对探伤 质量的要 求相应提高 ，需探伤 的部位 比原来也有 所增加 。列车轮对的清洗是轮对探伤 前的必需工 序 ，清洗的质量 ， 直接影响着探伤的质量 。对以往 不做要求的轮对辐板 ，现在也纳入了清洗的范畴 。 轮对结构的改变 ， 探伤要求 的提高 ， 使原有的轮对 清洗机 已不能满足 当前清洗作业 的要 求 ，为确保 铁路运输 的安全 ，研制 了适合于 多种 轮对及其辐 板的轮对清洗机 。 1 清洗机结构设计 1 ． 1 轮 对驱动装置的设 计 普 通轮对 的结构 为两个 车轮组 装在车 轴上 ， 应刷洗的部位为两轮 中间的轴身 ， 车轮辐板 。 带制 动盘的轮对 结构为两车轮 中间有 两个制动盘 ，制 动盘使轴身形成 3 个应 清洗的 区间， 区间距离分别 为 1 l 0 mm、7 0 0 mm、1 1 0 mm。 轮对 的驱动装置是 由电机带动辊 轮转动 ，轮 对相 对辊 轮的定 位方式 是采用 轮缘 定位的方 式 ， 比踏面 定位的方式提高 了精 度 ，保证 轴身根部 的 清洗质量 ， 增加 了清洗机运行的可靠性 。 在两辊轮 收稿日期 2 0 1 0 0 8 - 0 6 作者简介 李国直 ，工程师；李颖，高级工程师。 2 0 I 1 ． 5 总第 1 7 0 期 圆 中间设计了缓冲装置， 轮对推 入清洗工位时 ， 缓冲 装置平稳下落 ，减少了轮对对辊轮的冲击振动，降 低了工作噪声， 延长 了轴承及其相关件的使用寿命。 1 ． 2 机 械 手摆 情 的 没 计 主要结构设计包括 1 根主横梁轴 ，分别装上 4 个刷车轮大臂 ， 大臂前端采用较短 的小腕臂 ， 腕臂 用小液压缸来推动 ， 使刷头靠 紧车轮进行刷洗。 主 横梁轴用来完成大臂上下行程的动作 ，分 2组 。 第 1 组是 内侧两大臂。内侧两大臂固定在 内侧 长 1 3 2 1 mm 的套筒管两端上 ，套筒套在横梁主 轴上 ，动作靠外接摆动杆 ，通过一只 6 3型液压缸 来完成 。液压缸 的行程是 2 8 0 mm。 第2 组是外侧两大臂。 外侧两大臂分 别固定在 两个套筒上 ， 套筒用键固定在 横梁主轴上。 横梁主 轴一端用摆动杆 ，通过 6 3型液压缸完成动作的上 下同步。 4个大臂分别用 4只液压摆动缸 ，使每个大 臂 沿 着臂的轴向旋转 。每两组大 臂转 动动作是反 向 同步步进转动 ， 使大臂前端 的腕 臂带动刷头 ， 沿着 车轮辐板面近似于法线方 向进行随动刷洗 。 2 P L C r 1 动摔制系统 案 可编程逻辑控制器 P L C 是一种数字式运算 操作的电子系统 ，专为在工业环境下应用而设 计 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0卷 5蚓 r J ‘ 编程 甫 lJ 器在列 轮对消洗机 r 的应用 管理与维护 与电动机和机 械机构相结 合 ，可完成 由程序控 制 的规 定动作和 控制 ，在恶 劣环 境或人体 无法接 触 的场 合下能代 替人工 自动实现 多种功能 。轮对 辐 板 清洗机的控制 系统就是采用 P L C产品来实现 控 制 的 ， 控 制清洗机在 清洗作业 中的各步作业流程 ， 提 高列车的清洗效率和清洗 质量。 2 ． 1 P L C 控 制 系统 硬什 配 嚣 控制 系统 采用可编程人机 界面控制 器 ，控 制 器型号为XL t l 0 5 ， 具有 1 2 点直流输 入 4 路HS C ， 1 2点直 流输 出 2 路 P WM ，2 路万能模拟量输 入 T ／ C， R T D， mV， mA， V ， 2 路模拟量输 出 mA， V 。整个控制 系统 可以实现在线 参数设 置 ，且可 选择 自动运行模式和手动运行模式两种方式 ，加 强了设 备运 行的稳定性和可靠性 。 2 ． 2 PL C 捧 制 系统 软 什设 计 设计 思路 本系统是一个 多工步的顺序控 制 系统 ， 可以运 用模块 化程序结构 实现控制 ， 具有 结 构简单 、编程方便 等优点。系统运行时 ，机械手 臂 的运转 为间断式 工作 ，所以使用 顺序控制逻辑 进 行软件 编辑 ，它的重点在于机械手 臂每一个动 作 的时 间和角度的控制 ， 此外 ， 还要重点采取 防呆措 施 ，避免产 生安全事故 。 设计软 件作业流程如 图 1 。 图 1 清洗机作业流程图 部分 车轮 清洗 系统的软件开发以 C s c a p e C o n t r o l St a t i on Ce nt r a l A ppl i c at i on Pr ogr amm i ng Envi r o n me n t 软件作为开发平台 ，此开发平 台集 合了 传统的 P L C梯形 图编程语言以及画面的组态功 能 。软件开发界 面如图 2 。 2 - 3 触摸屏 界面设 计 系统采 用触摸屏按钮 设计 ，可以进行 触摸操 作。 启动后默认进入 自动清洗模式并 自检 ， 也可以 f1⋯⋯⋯一 ～⋯ l ⋯ 一 t⋯ l ’ 自 口 ● 一 - 【 “ l J 0 ● n n k x一 ”I 目 。 二上卫一 L f l一旦 一 ⋯ 一一一 ⋯_ _ _一 一 一 j 一 ⋯ 』 篡 ⋯ ⋯ 妻 j 薷 ‘ 一 罾⋯ 品 ⋯ 麓 __女 1 ； ． 瓣 I l 嗣 ⋯ lJ ’ 一 ‰ 酗 ⋯删 ⋯】 一 ⋯0 。 ⋯ 。 ’ ‰ k } 图 2软件开发界面 通过 “ 模式 ”按钮进入按 钮选择界面 ， 手动选择清 洗模式 ，在手动模式 中 ，针对每一个机械手 摆臂、 液压缸以 及马达都可以通过 触摸 屏进行操作 ，使 机械手臂在任意位 置时均可以安全 回到原点；“ 设 置”按钮 可以设置轮对类型 、清洗压力 、清洗时 间、是否洗轴等参数 ；“ 复位”按钮用于在遇 到故 障紧急停机 后 ，恢复程序及机械手摆 臂到初始位 置。图 3和图 4分 别为开机界面和模式选择界面 。 图 3开机界面 圈 4模式选择界面 3 结 高 速列车 轮对辐 板清洗 机是 一个结 构复杂 ， 功能要求 严格的成套设备 ，清洗结构 采用模块化 设计 ， 易于安装和部件更换。 控制系统采用可编程 人机界 面控制 器， 软 件运行平稳 ， 驱动机械手摆臂 和清洗毛刷的动作精准， 清洗流畅可靠， 具有完善 的安 全保护功能 ，能够 实现将严重锈蚀 的带 厚氧 化皮的车轮辐板清洗干净 ，整体清洗效果 良好 。 参考文献 [ 1 】 朱德敏． P L C技术在铁路电气化中的应用与发展[ J 】 _ 电气 化铁道 ，2 0 0 0 1 ． 责任编 辑 杨利明 圆2 0 1 1 ． 5 总第1 7 0 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m