CN101211189A - 机车恒速运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的机车恒速运行控制方法，通过可编程序控制器PLC检测并转换机车速度，进而控制机车保持在一较小偏差范围内的恒速运行状态，无需驾驶员进行人工干预和做出调整操作。在每两个相邻的检测周期内，将速度检测数据输入至可编程控制器PLC中，分别得到对应的机车即时速度V，比较两次即时速度V确定的机车即时加速度a；若即时加速度a∈[(V恒－Δ)－V，(V恒+Δ)－V]，则可编程控制器不向牵引机构发送任何控制信号；若加速度a小于上述区间的下限值时，则可编程控制器向牵引机构发送加载控制信号；若加速度a大于上述区间的上限值时，则可编程控制器向牵引机构发送减载、或是向制机构发送制动控制信号以降低机车即时加速度a。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用可编程控制器(PLC)实现机车恒速运行的控制方法，属于自动化控制领域。
背景技术
目前轨道车辆的运行已实现计算机模拟控制，通过主控装置的可编程控制器(PLC)模拟并显示出机车各执行机构的运行数据，以由驾驶员控制或调整机车的运行状态、或是向驾驶员提供紧急情况的预警并做出相应处理操作。
在实际运行中经常需要将机车调整至一恒速运行状态，如工矿机车装载货物过磅时，机车应以某一较低的恒速通过若干个检测传感器，以保证所检测的载重数据的准确性。由于机车自重达上百吨，载荷的货物也达几千吨，整体车辆具有相当大的惯性。
若仅依靠现有传统的驾驶员手动操作来控制的牵引和制动系统，则将车辆调整至一较小范围的恒速运行状态，则具有相当大的难度，通常车辆会过快或过慢，难以达到预想的恒速运行。
发明内容
本发明所述的机车恒速运行控制方法，旨在解决上述问题而通过可编程序控制器PLC检测并转换机车速度，进而控制机车的加载、减载或按比例制动。
本发明的目的在于，通过可编程序控制器PLC根据检测到的即时速度(V)，自动地控制机车加载、减载或制动状态的控制，能够实现机车保持在一较小偏差范围内的恒速运行状态，无需驾驶员进行人工干预和做出调整操作。
为实现上述发明目的，所述的机车恒速运行控制方法是，在每两个相邻的检测周期内，将在速度传感器检测到的数据输入至可编程控制器(PLC)中，分别得到对应的机车即时速度(V)，比较两次机车即时速度(V)确定的机车即时加速度a；
若即时加速度a∈[(V恒-Δ)-V，(V恒+Δ)-V]，则可编程控制器不向机车牵引机构发送任何控制信号；
若即时加速度a小于[(V恒-Δ)-V，(V恒+Δ)-V]的下限值时，则可编程控制器向机车牵引机构发送加载控制信号，以提高机车即时加速度a；
若即时加速度a大于[(V恒-Δ)-V，(V恒+Δ)-V]的上限值时，则可编程控制器向机车牵引机构发送减载、或是向制机构发送制动控制信号，以降低机车即时加速度a。
进一步的改进方案是，当采取制动控制时，是由可编程控制器(PLC)控制转换电磁阀，以切断单独制动阀与单独作用管、作用阀的通路，并连通比例减压阀与单独作用管、作用阀的供风通路；由比例减压阀根据可编程控制器(PLC)发出的模拟电信号，按比例发送输出气压信号至单独作用管以控制制动缸实现增压减压制动。
在可编程控制器(PLC)控制牵引机构进行加载时，通过设定的不同时间继电器以执行相应的加载应持续时间，当即时加速度a越小时，加载时间越长。
所述的速度传感器，是采用脉冲传感器以检测车轮的即时转速，沿车轮的圆周均匀地设置n个脉冲检测点，以500毫秒为一个脉冲信号计算周期；累计在每一秒中检测到的机车速度脉冲数P，则即时机车速度V符合下述表达式：
V＝P/n*π*D/1000*3600/1000，其中，
V的单位是公里/小时；
D为车轮直径，单位为毫米；
车轮每转一圈，即检测到n个脉冲信号。
如上所述，本发明机车恒速运行控制方法的优点是，无需依靠驾驶员的实际操作经验和手动干预，通过设定在可编程控制器PLC中的程序按周期、循环地检测机车即时速度，进而控制机车的加载、减载或按比例制动，能够实现机车保持在一较小偏差范围内的恒速运行状态。
附图说明
图1是应用所述机车恒速运行控制方法的控制系统示意图。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，应用本发明所述恒速运行控制方法的机车，其牵引机构执行的加载或减载操作、以及制动机构通过单独作用管的压力变化来控制制动缸的压力变化以实现制动操作，均采用现有技术来完成。
本发明的创造性技术特征在于，通过设定在可编程控制器PLC中的程序，按周期、循环地检测机车即时速度，进而自动地选择机车加载、减载或制动状态。
以及通过可编程控制器PLC，量化地输出向牵引机构发送的加载、减载控制电信号；或是通过向比例减压阀输出的气压信号，控制制动缸实现增压或减压制动。
当机车在常态运行而无需进行恒速运行控制时，图1中的比例减压阀和转换电磁阀并未得电，此时转换电磁阀截断所述比例减压阀与单独作用管、作用阀的通路。实际上，机车的制动和缓解仍按技术方案，即由自动制动阀和单独制动阀来控制的。
当需对机车进行恒速运行控制时，可编程控制器(PLC)控制转换电磁阀，以切断单独制动阀与单独作用管、作用阀的通路，并连通比例减压阀与单独作用管、作用阀的供风通路。
由比例减压阀根据可编程控制器(PLC)发出的模拟电信号，如4至12毫安，由比例减压阀实现按比例地输出气压控制信号。
比例减压阀的输出气压与所设定的可编程控制器(PLC)发出的模拟电信号成正比，以输出在0至300千帕范围内的气压信号至给单独作用管。
由单独作用管作用在制动缸以通过增压或减压进行制动。
此时，自动制动阀和单独制动阀均置为运转状态而不再控制机车的制动。
所述的机车恒速运行控制方法，在每两个相邻的检测周期内，将在速度传感器检测到的数据输入至可编程控制器(PLC)中，分别得到对应的机车即时速度(V)，比较两次机车即时速度(V)确定的机车即时加速度a。
所述的速度传感器，是采用脉冲传感器以检测车轮的即时转速，沿车轮的圆周均匀地设置200个脉冲检测点，以500毫秒为一个脉冲信号计算周期；
累计在每一秒中检测到的机车速度脉冲数(P)，则即时机车速度V符合下述表达式：
V＝P/200*π*D/1000*3600/1000，V的单位是公里/小时。其中，
车轮每转一圈，即检测到200个脉冲信号；
D为车轮直径，单位为毫米。
在每两个相邻的检测周期内，可编程控制器PLC根据收集到的脉冲信号量化为车轮的即时转速以换算出机车的即时速度V。
即时加速度a的确定，是取相邻两次的机车即时速度值相减，其差值再除以时间即可。
即a＝(V-V’)/t。
实现机车恒速运行而选择加载、减载或制动操作，则根据下述判断条件：
若即时加速度a∈[(V恒-Δ)-V，(V恒+Δ)-V]，则可编程控制器不向机车的牵引机构发送任何控制信号；
若即时加速度a小于[(V恒-Δ)-V，(V恒+Δ)-V]的下限值时，则可编程控制器向机车的牵引机构发送加载控制信号，以提高机车即时加速度a；
若即时加速度a大于[(V恒-Δ)-V，(V恒+Δ)-V]的上限值时，则可编程控制器向机车牵引机构发送减载、或是向制机构发送制动控制信号，以降低机车即时加速度a。
其中，V恒是事先设定的机车恒速运行的速度值；Δ设置为常数，根据机车具体牵引力的不同而有所差别。
当机车即时速度V越接近于V恒时，加速度a的取值越小；反之，加速度a的取值越大。
在如下条件下，可编程控制器(PLC)控制机车运行在稳定状态，既不加载、减载，也不进行制动：
当加速度a不大于上述判断区间的上限时；或是，
当机车即时速度V比V恒小时、或是机车即时速度V虽比V恒大但加速度a为负数时。
在如下条件下，可编程控制器(PLC)控制机车进行加载，以提高加速度a：
首先应满足上述控制机车运行在稳定状态下的条件；
当机车没有制动力，加速度a小于[(V恒-Δ)-V，(V恒+Δ)-V]的下限值时；或是，机车即时速度V相对于V恒较小，加速度a相对较小时；或是，机车即时速度V较为接近V恒，但是加速度a为负数时。
当由可编程控制器(PLC)控制牵引机构进行加载时，通过设定的不同时间继电器以执行相应的加载应持续时间，当即时加速度a越小时，加载时间越长。
在如下条件下，可编程控制器(PLC)控制制动机构进行制动操作：
首先应不满足上述控制机车运行在稳定状态下的条件；
机车即时速度V处于[(V恒-Δ)，(V恒+Δ)]的右半区间内，而且加速度a大于[(V恒-Δ)-V，(V恒+Δ)-V]的上限值；
或是，机车即时速度V大于[(V恒-Δ)，(V恒+Δ)]的上限值，而加速度a不是负数的情况下。
当可编程控制器PLC控制牵引机构进行制动时，由比例减压阀根据可编程控制器(PLC)发出的模拟电信号，按比例发送输出气压信号至单独作用管以控制制动缸实现增压或减压制动。
也就是可编程控制器PLC，根据机车即时速度V和加速度a的不同组合情况，输出不同的电流值给比例减压阀，以通过比例减压阀按比例地输出气压控制信号。
比例减压阀的输出气压信号至单独作用管，由单独作用管作用在制动缸以通过增压或减压进行制动。
Claims (4)
1.一种机车恒速运行控制方法，其特征在于：在每两个相邻的检测周期内，将在速度传感器检测到的数据输入至可编程控制器(PLC)中，分别得到对应的机车即时速度(V)，比较两次机车即时速度(V)确定的机车即时加速度a；
若即时加速度a∈[(V恒-Δ)-V，(V恒+Δ)-V]，则可编程控制器不向机车的牵引机构发送任何控制信号；
若即时加速度a小于[(V恒Δ)-V，(V恒+Δ)-V]的下限值时，则可编程控制器向机车的牵引机构发送加载控制信号，以提高机车即时加速度a；
若即时加速度a大于[(V恒-Δ)V，(V恒+Δ)-V]的上限值时，则可编程控制器向机车牵引机构发送减载、或是向制机构发送制动控制信号，以降低机车即时加速度a。
2.根据权利要求1所述的机车恒速运行控制方法，其特征在于：当可编程控制器(PLC)控制牵引机构进行制动时，可编程控制器(PLC)控制转换电磁阀，以切断单独制动阀与单独作用管、作用阀的通路，并连通比例减压阀与单独作用管、作用阀的供风通路；
由比例减压阀根据可编程控制器(PLC)发出的模拟电信号，按比例发送输出气压信号至单独作用管以控制制动缸实现增压或减压制动。
3.根据权利要求1所述的机车恒速运行控制方法，其特征在于：在可编程控制器(PLC)控制牵引机构进行加载时，通过设定的不同时间继电器以执行相应的加载应持续时间，当即时加速度a越小时，加载时间越长。
4.根据权利要求2或3所述的机车恒速运行控制方法，其特征在于：所述的速度传感器，是采用脉冲传感器以检测车轮的即时转速，沿车轮的圆周均匀地设置n个脉冲检测点，以500毫秒为一个脉冲信号计算周期；
累计在每一秒中检测到的机车速度脉冲数(P)，则即时机车速度V符合下述表达式，V＝P/n*π*D/1000*3600/1000，其中，
V的单位是公里/小时；
D为车轮直径，单位为毫米。
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