CN101823221A - 用于钢轨精磨机的电气控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钢轨精磨机的电气控制系统及控制方法，包括操控台、触摸控制终端、PLC控制器、继电控制单元、电机控制单元、驱动控制单元、斜坡函数发生器及含有油泵电机的油泵液压控制单元，所述操控台连接PLC控制器的输入端；所述触摸控制终端通过通信电缆与PLC的RS232串口连接，建立通信；所述PLC控制器的输出端分别连接继电器控制单元、电机控制单元、驱动控制单元、斜坡函数发生器及液压控制单元；所述继电控制单元连接冷却泵、吸尘电机及空压机；所述驱动控制单元包括一变频控制器及两伺服控制器；所述变频控制器连接磨头电机；所述两伺服控制器分别连接摇架电机和进刀电机；所述斜坡函数发生器连接磨头移动液压阀。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气控制系统及控制方法，具体涉及一种用于钢轨精磨机的电气控制系统及控制方法。
背景技术
随着科技的发展，工业控制自动化程度也越来越高。一个自动化设备或系统都是由机械组成部件和控制系统组成，有个稳定、可靠、安全、经济的控制系统是衡量一台设备或一个系统好坏的重要因素。常用的控制方式有常规的继电控制线路、PLC(可编程序控制器)控制系统和计算机控制系统。
现有的精磨机电气控制系统通常采用继电控制线路。继电控制线路只具备单台驱动设备的控制，主要用于简单设备的控制，原理简单，成本低廉。但其缺点是控制元件多，功能较少，性能不太稳定。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于钢轨精磨机的电气控制系统及控制方法，它可实现对钢轨焊瘤进行精细磨削，使其达到工艺要求。
实现上述目的的一种技术方案是：一种用于钢轨精磨机的电气控制系统，包括操控台、触摸控制终端、PLC控制器、继电控制单元、电机控制单元、驱动控制单元、斜坡函数发生器及含有油泵电机的油泵液压控制单元，其中，
所述操控台连接PLC控制器的输入端；
所述触摸控制终端与PLC控制器的RS232通信串口相连；
所述PLC控制器的输出端分别连接继电控制单元、电机控制单元、驱动控制单元、斜坡函数发生器及液压控制单元；
所述继电控制单元连接冷却泵、吸尘电机及空压机；
所述驱动控制单元包括一变频控制器及两伺服控制器；
所述变频控制器连接磨头电机；
所述两伺服控制器分别连接摇架电机和进刀电机；
所述斜坡函数发生器连接磨头移动液压阀。
上述的用于钢轨精磨机的电气控制系统，其中，所述PLC控制器包括输入模块、输出模块、A/D模块、D/A模块及位置定位模块。
上述的用于钢轨精磨机的电气控制系统，其中，所述操控台上包括含有手动、复位和自动三档位置的状态选择开关、摇架点动右转按钮、摇架点动左转按钮、磨头快降按钮、磨头点动降按钮、磨头快升按钮、磨头点动升按钮、磨头左移位置调节旋钮、磨头右移位置调节旋钮、磨头移动速度调节旋钮。
上述的用于钢轨精磨机的电气控制系统，其中，所述触摸控制终端包括手动模式界面、自动模式界面、维修与调试界面及工作参数设置界面。
上述的用于钢轨精磨机的电气控制系统，其中，所述触摸控制终端的自动模式界面包括系统运行特征参数框、摇架当前位置参数框及小车左行按钮、小车右行按钮、左工作面按钮、全工作按钮面按钮、右工作面按钮、油泵启动按钮、油泵关闭按钮、外夹紧开按钮、外夹紧关、内夹紧开按钮、内夹紧关按钮。
实现上述目的的另一种技术方案是：一种用于钢轨精磨机的电气控制方法，由上述的用于钢轨精磨机的电气控制系统执行，该方法包括：
设定磨头的零位、移动速度及左右移动位置的参数并确定磨头的移动方向步骤的；
将钢轨焊瘤对中到磨头的零位下方并等待磨削的步骤；
选择磨削工作面的步骤；
探测磨头进刀的初始位置的步骤；
磨头退刀2-3mm后，摇架翻转90°位置后再次进刀步骤；
磨头于其零位的90°位置开始对钢轨仿形磨削的步骤；
磨头在摇架转动一工作位后继续磨削直至完成所有工作位的磨削步骤；
磨头退刀回零位的步骤。
上述的用于钢轨精磨机的电气控制方法，其中，所述工作面包括左工作面、全工作面及右工作面。
上述的用于钢轨精磨机的电气控制方法，其中，所述探测磨头进刀的初始位置的方法为：磨头进刀的初始5毫米内为缓慢进刀，而后自动转为快速进刀，当磨头接近钢轨再度转为慢速进刀，当磨头接触钢轨时，由接近传感器给出信号，停止磨头的进刀，系统将此刻磨头的高度位置记录为磨削的初始位置。
上述的用于钢轨精磨机的电气控制方法，其中，所述磨头于其零位的90°位置开始对钢轨磨削的方法为：磨头转高速运行，磨头退刀2毫米，摇架翻转至90°或-90°位置，摇架翻转到位后，磨头继续进刀，当磨头接触钢轨时，由接近传感器给出信号，系统读取到磨头运行的电流变化，并左右移动，开始磨削。
上述的用于钢轨精磨机的电气控制方法，其中，所述摇架的工作位在-90°～90°间，共有三十一个工作位。
本发明的用于钢轨精磨机的电气控制系统及控制方法的技术方案，使用PLC作为此系统的控制核心，自动化程度高，可实现对钢轨焊瘤进行精细磨削，以修除焊接时产生的焊瘤，修整和修复钢轨表面的平整度，使其达到工艺要求。
附图说明
图1为本发明的用于钢轨精磨机的电气控制系统的原理框图；
图2为本发明的用于钢轨精磨机的电气控制系统中可编程序控制器的各个模块的原理图；
图3为本发明的用于钢轨精磨机的电气控制系统中变频控制的原理图；
图4为本发明的用于钢轨精磨机的智能电气控制系统中伺服控制的原理图；
图5为本发明的用于钢轨精磨机的电气控制系统中继电控制的原理图；
图6为本发明的用于钢轨精磨机的电气控制系统中斜坡函数发生器控制的电气原理图。
具体实施方式
请参阅图1至图6，本发明的用于钢轨精磨机的电气控制系统，包括操控台1、触摸控制终端2、PLC控制器3、继电控制单元4、驱动控制单元5、斜坡函数发生器6及含有油泵电机70的液压控制单元7，其中，
操控台1上包括含有手动、复位和自动三档位置的状态选择开关、摇架点动右转按钮、摇架点动左转按钮、磨头快降按钮、磨头点动降按钮、磨头快升按钮、磨头点动升按钮、磨头左移位置调节旋钮、磨头右移位置调节旋钮、磨头移动速度调节旋钮。
触摸控制终端2包括手动模式界面、自动模式界面、维修与调试界面及工作参数设置界面。触摸控制终端的自动模式界面包括系统运行特征参数框、摇架当前位置参数框及小车左行按钮、小车右行按钮、左工作面按钮、全工作按钮面按钮、右工作面按钮、油泵启动按钮、油泵关闭按钮、外夹紧开按钮、外夹紧关、内夹紧开按钮、内夹紧关按钮。
操控台1连接PLC控制器的输入端；
触摸控制终端2与PLC控制器3的RS232通信串口相连；
PLC控制器3包括输入模块、输出模块、A/D模块、D/A模块及位置定位模块；PLC控制器3的输出端分别连接继电控制单元4、电机控制单元5、驱动控制单元6、斜坡函数发生器7及液压控制单元8。
继电控制单元44连接冷却泵41、空压机42及吸尘电机43；
驱动控制单元5包括一变频控制器51及两伺服控制器52、53；
变频控制器51连接磨头电机510；
两伺服控制器52、53分别连接进刀电机520和摇架电机530。
斜坡函数发生器6连接磨头移动液压阀60。
本发明的用于钢轨精磨机的电气控制方法，由上述的用于钢轨精磨机的电气控制系统执行，该方法包括：
将钢轨焊瘤对中到磨头的零位下方并等待磨削的步骤；
选择磨削工作面的步骤；
探测磨头进刀的初始位置的步骤；
磨头退刀2-3mm后，摇架翻转90°位置后再次进刀步骤；
磨头于其零位的90°位置开始对钢轨仿形磨削的步骤；
磨头在摇架转动一个工作位后继续磨削直至完成所有工作位的磨削步骤；
磨头退刀回零位的步骤。
设定磨头的零位、移动速度及左右移动位置的参数并确定磨头的移动方向的具体方法为：
零位设定包括磨头零位和摇架零位，这里所说的磨头零位仅指磨头垂直方向上的零位设定，即进刀电机零位设定，水平方向的磨头零位由系统程序设定，操作人员不可修改。
磨头垂直方向上的零位设定在触摸控制终端的维修与调试界面上完成：选择“进刀点动下降”或“进刀点动上升”按钮，完成磨头零位的设定，选择“调整后磨头零位”按钮，记录调整后的零位。
摇架零位的选择在触摸控制终端的维修与调试界面上完成：可先将摇架点动左移或右移至水平位置记为零位，再反方向移动至另一水平位置，而后取中点值，设为摇架零位，并记录为调整后的零位。
磨头移动速度由触摸控制终端的工作参数设置界面上完成，PLC控制器的D/A模块直接给出。
磨头左右移动位置由触摸控制终端的工作参数设置界面上完成，并与PLC控制器的A/D模块读取的磨头当前位置比较后，确定移动方向。
将钢轨焊瘤对中到磨头的零位下方并等待磨削的具体方法是在触摸控制终端的自动模式界面上完成：点击“油泵启动”按钮，等待3～5秒左右的时间，使液压达到工作所需的压力后，点击“小车左行”或“小车右行”按钮移动小车，使钢轨焊瘤置于磨头零位的正下方，等待磨削，依次点击“外夹紧开”按钮和“内夹紧开”按钮。
选择磨削工作面的具体方法是在触摸控制终端的自动模式界面上完成：“左工作面”、“全工作面”、“右工作面”只能三选其一。“左工作面”磨削角度为-87°～+6°，共17个工作位；“右工作面”磨削角度为+87°～-6°，共17个工作位；“全工作面”磨削角度为-87°～+87°，共29个工作位。
探测磨头进刀的初始位置的具体方法为：磨头进刀的初始5毫米内为缓慢进刀，而后自动转为快速进刀，当磨头接近钢轨再度转为慢速进刀，当磨头接触钢轨时，由接近传感器给出信号，停止磨头的慢速进刀，系统将此刻磨头的高度位置记录为磨削的初始位置。
磨头于其零位的90°位置开始对钢轨磨削的具体方法为：磨头转高速运行，磨头退刀2毫米，摇架翻转至90°或-90°位置，摇架翻转到位后，磨头继续进刀当磨头接触钢轨时，由接近传感器给出信号，系统读取到磨头运行的电流变化，并左右移动，开始磨削。
磨头在摇架转动一个工作位后继续磨削直至完成所有工作位的磨削的具体方法位：摇架转动一个角度，磨头继续磨削，直至完成所有工作位的磨削后，摇架、磨头回零位，磨头转低速运行。拉开舱门，仿形盘上升，砂轮停止转动，磨削工作完成。
摇架的工作位在-90°～90°间，共有三十一个工作位。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (10)
1.一种用于钢轨精磨机的电气控制系统，包括操控台、触摸控制终端、PLC控制器、继电控制单元、电机控制单元、驱动控制单元、斜坡函数发生器及含有油泵电机的油泵液压控制单元，其特征在于，
所述操控台连接PLC控制器的输入端；
所述触摸控制终端与PLC控制器的RS232通信串口相连；
所述PLC控制器的输出端分别连接继电控制单元、电机控制单元、驱动控制单元、斜坡函数发生器及液压控制单元；
所述继电控制单元连接冷却泵、吸尘电机及空压机；
所述驱动控制单元包括一变频控制器及两伺服控制器；
所述变频控制器连接磨头电机；
所述两伺服控制器分别连接摇架电机和进刀电机；
所述斜坡函数发生器连接磨头移动液压阀。
2.根据权利要求1所述的用于钢轨精磨机的电气控制系统，其特征在于，所述PLC控制器包括输入模块、输出模块、A/D模块、D/A模块及位置定位模块。
3.根据权利要求1所述的用于钢轨精磨机的电气控制系统，其特征在于，所述操控台上包括含有手动、复位和自动三档位置的状态选择开关、摇架点动右转按钮、摇架点动左转按钮、磨头快降按钮、磨头点动降按钮、磨头快升按钮、磨头点动升按钮、磨头左移位置调节旋钮、磨头右移位置调节旋钮、磨头移动速度调节旋钮。
4.根据权利要求1所述的用于钢轨精磨机的电气控制系统，其特征在于，所述触摸控制终端包括手动模式界面、自动模式界面、维修与调试界面及工作参数设置界面。
5.根据权利要求1所述的用于钢轨精磨机的电气控制系统，其特征在于，所述触摸控制终端的自动模式界面包括系统运行特征参数框、摇架当前位置参数框及小车左行按钮、小车右行按钮、左工作面按钮、全工作按钮面按钮、右工作面按钮、油泵启动按钮、油泵关闭按钮、外夹紧开按钮、外夹紧关、内夹紧开按钮、内夹紧关按钮。
6.一种用于钢轨精磨机的电气控制方法，由权利要求1所述的用于钢轨精磨机的电气控制系统执行，其特征在于，该方法包括：
设定磨头的零位、移动速度及左右移动位置的参数并确定磨头的移动方向步骤的；
将钢轨焊瘤对中到磨头的零位下方并等待磨削的步骤；
选择磨削工作面的步骤；
探测磨头进刀的初始位置的步骤；
磨头退刀2-3mm后，摇架翻转90°位置后再次进刀步骤；
磨头于其零位的90°位置开始对钢轨仿形磨削的步骤；
磨头在摇架转动一工作位后继续磨削直至完成所有工作位的磨削步骤；
磨头退刀回零位的步骤。
7.根据权利要求6所述的用于钢轨精磨机的电气控制方法，其特征在于，所述工作面包括左工作面、全工作面及右工作面。
8.根据权利要求6所述的用于钢轨精磨机的电气控制方法，其特征在于，所述探测磨头进刀的初始位置的方法为：磨头进刀的初始5毫米内为缓慢进刀，而后自动转为快速进刀，当磨头接近钢轨再度转为慢速进刀，当磨头接触钢轨时，由接近传感器给出信号，停止磨头的进刀，系统将此刻磨头的高度位置记录为磨削的初始位置。
9.根据权利要求6所述的用于钢轨精磨机的电气控制方法，其特征在于，所述磨头于其零位的90°位置开始对钢轨磨削的方法为：磨头转高速运行，磨头退刀2毫米，摇架翻转至90°或-90°位置，摇架翻转到位后，磨头继续进刀，当磨头接触钢轨时，由接近传感器给出信号，系统读取到磨头运行的电流变化，并左右移动，开始磨削。
10.根据权利要求6所述的用于钢轨精磨机的电气控制方法，其特征在于，所述摇架的工作位在-90°～90°间，共有三十一个工作位。
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