CN101923332A

CN101923332A - 一种用于隧道清洁车的电气控制系统

Info

Publication number: CN101923332A
Application number: CN201010296316.1A
Authority: CN
Inventors: 杨小凡; 王菲菲; 宋鹏; 邵加鼎
Original assignee: Jinan Railway Vehicles Equipment Co Ltd
Current assignee: CRRC Shandong Co Ltd
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: CN101923332B

Abstract

本发明公开了一种用于隧道清洁车的电气控制系统，该系统中PLC控制器是整个控制系统的核心。所述PLC控制器的输入模块接受1^#控制柜、2^#控制柜、直流柜、发电机组、操作台的信号，所述PLC控制器的输出模块分别连接继电器控制单元、驱动器控制单元、毛刷升降单元、液压控制单元。所述操作台上安装监视装置、人机界面，控制整车的照明系统；所述液压控制单元连接毛刷驱动阀。所述继电器控制单元连接传输泵、手持喷洒泵、喷洒阀组、空压机、隔膜泵。所述驱动控制单元包括四台变频器及一台软启动器。本发明采用PLC实现隧道清洁车的电气控制系统，克服了传统继电器控制系统维修困难、可靠性差等不足之处，人机界面实时数据通讯，自动化程度高，功能完善。

Description

一种用于隧道清洁车的电气控制系统

技术领域

本发明涉及一种电气控制系统，尤其适用于隧道、地铁清洁车的电气控制系统。

背景技术

随着科技的发展，由机械部件及电气控制系统组成的工业设备，其技术和产品自动化程度日趋完善，正朝着高可靠性、高速度、多功能、网络化的方向发展，具有可靠、安全、经济、控制与管理一体化的控制系统，才能适应市场的需求。现在常用的控制方式是继电器回路控制、PLC（可编程控制器）控制系统和工业计算机控制系统。

目前，清洁车通常采用继电器控制线路。在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统控制简单，成本低。但若工艺调整，需要改变电气控制系统时，原先的整个电气控制系统将全部拆除，耗费大量的人力、物力和时间，而且控制功能少，不能实时监控，可靠性差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种操作和维修方便、实时监控、分散控制与集中管理为一体的隧道清洁车电气控制系统。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于隧道清洁车的电气控制系统，它包括PLC控制器，所述PLC控制器的输入模块分别与电源装置及操作装置连接；所述PLC控制器的输出模块分别与继电器控制单元和驱动器控制单元连接；所述PLC控制器的输出模块还分别与液压控制装置与毛刷升降装置连接。

所述电源装置包括发电机组，发电机组馈出电源给1#控制柜和2#控制柜；所述1#控制柜输出电源给直流柜和操作台；发电机组、1#控制柜、2#控制柜、操作台和直流柜还分别与PLC控制器的输入模块连接。

所述操作装置包括操作台，操作台上设有监视装置和人机界面，用于控制整车的照明系统；所述人机界面通过RJ45以太网接口与PLC控制器通讯；所述操作台还与PLC控制器的输入模块连接。

所述继电器控制单元分别驱动传输泵、手持喷洒泵、喷洒阀组、空压机、隔膜泵；所述传输泵和手持喷洒泵分别与2#控制柜连接；所述喷洒阀组、空压机和隔膜泵分别与1#控制柜连接。

所述驱动机构包括驱动器控制单元，驱动器控制单元控制变频器组和一台软启动器。

所述变频器组包括驱动高压泵的变频器、驱动中压泵的变频器、驱动低压泵变频器和驱动风机的变频器。

所述液压控制装置包括液压控制单元，所述液压控制单元包括液压泵，液压泵由软启动器驱动；所述液压控制单元还与毛刷驱动阀连接。

所述PLC控制器包括依次连接的直流电源单元、CPU单元、输入模块、输出模块、A/D模块；其中：直流电源单元提供电源，输入模块接受操作台、1#控制柜、2#控制柜、直流柜、以及发电机组的所有开关量信号；输出模块分别驱动继电器控制单元、液压控制单元、驱动器控制单元及毛刷升降装置；A/D模块接受模拟量信号；CPU单元进行数据处理运算。

本发明中部分部件的安装：1#控制柜安装有PLC控制器、液压控制单元、继电器控制单元、驱动器控制单元，并连接直流柜、操作台。其中驱动器控制单元驱动的1#变频器、2#变频器、3#变频器器、4#变频器及软启动器，也安装在1#控制柜。

本发明的有益效果是：本发明包括PLC控制器、电源装置、操作装置、继电器控制单元、驱动器控制单元、液压控制单元及毛刷升降装置，采用PLC作为整个控制系统核心，克服了传统继电器控制系统维修困难、可靠性差不足之处，简化了繁琐的接线方式，维修方便，可靠经济，人机界面实时数据通讯，自动化程度高，功能完善。

附图说明

图1为本发明的隧道清洁车电气控制系统的原理框图；

图2为PLC组成示意图；

图3为本发明的隧道清洁车电气控制系统的设备连接示意图；

其中，1.操作台；1-1.监视装置；1-2.照明系统；1-3.人机界面；2.1#控制柜；2-1.直流柜；3.2#控制柜；4.发电机组；5.PLC控制器；5-1.PLC直流电源单元；5-2.CPU单元；5-3.输入模块；5-4.输出模块；5-5.A/D模块；6.液压控制单元；6-1.毛刷驱动阀；7.毛刷升降装置；8.继电器控制单元；8-1.传输泵；8-2.手持喷洒泵；8-3.喷洒阀组；8-4.空压机；8-5.隔膜泵；9.驱动器控制单元；9-1.1#变频器；9-1-1.高压泵；9-2.2#变频器；9-2-1.中压泵；9-3.3#变频器；9-3-1.低压泵；9-4.4#变频器；9-4-1.风机；9-5.软启动器；9-5-1液压泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例作进一步说明：

请参阅图1，本发明的用于隧道清洁车的电气控制系统，包括操作台1、1#控制柜2、2#控制柜3、直流柜2-1、发电机组4、毛刷升降装置7、PLC控制器5、继电器控制单元8、含有液压泵9-5-1的驱动毛刷的液压控制单元6、驱动器控制单元9。其中：所述发电机组4馈出电源给1#控制柜2及2#控制柜3；所述1#控制柜2、2#控制柜3、发电机组4运行信号、操作台1的信号，连接到PLC控制器5的输入端；PLC控制器5的输出端分别连接继电器控制单元8、驱动器控制单元9、毛刷升降装置7、液压控制单元6。

请参阅图2，PLC控制器5包括直流电源单元5-1、CPU单元5-2、输入模块5-3、输出模块5-4、A/D模块5-5，模块之间插接组装。其中：直流电源单元5-1提供电源，输入模块5-3接受操作台1、1#控制柜2、2#控制柜3、直流柜2-1、以及发电机组4的所有开关量信号；输出模块5-4分别驱动继电器控制单元8、液压控制单元6、驱动器控制单元9及毛刷升降单元7；A/D模块5-4接受模拟量信号；CPU单元5-2进行数据处理运算。

请参阅图3，1#控制柜2安装有PLC控制器5、液压控制单元6、继电器控制单元8、驱动器控制单元9，其中驱动器控制单元9驱动的1#变频9-1、2#变频器9-2、3#变频器9-3、4#变频器9-4及软启动器9-5，都安装在1#控制柜。1#控制柜2给直流柜2-1和操作台1提供电源，同时接受信号；2#控制柜3连接传输泵8-1和手持喷洒泵8-2；操作台1安装有监视装置1-1、人机界面1-3，连接控制整车的照明系统1-2。人机界面1-3通过RJ45端口与PLC控制器5通讯。

其中继电器控制单元8连接传输泵8-1、手持喷洒泵8-2、喷洒阀组8-3、空压机8-4 及隔膜泵8-5；空压机8-4提供隔膜泵8-5的气动源。

其中驱动器控制单元9包括软启动器9-5、1#变频器9-1、2#变频器9-2、3#变频器9-3、4#变频器9-4。软启动器9-5驱动液压泵9-5-1、1#变频器9-1驱动高压泵9-1-1、2#变频器9-2驱动中压泵9-2-1、3#变频器9-3驱动低压泵9-3-1、4#变频器9-4驱动风机9-4-1。PLC控制器5通过RS485通讯口与1#变频器9-1、2#变频器9-2、3#变频器9-3及4#变频器9-4通讯。

液压控制单元6连接毛刷驱动阀6-1。

上述的用于隧道清洁车的电气控制系统中，发电机组4提供交流动力电源，直流柜2-1提供直流电源；人机界面1-3可以显示口令画面、自动运行画面、手动运行画面、参数设置画面、报警列表画面、调试画面、维护及检修画面，这些画面可以显示隧道清洁车当前运行状态、故障指示、毛刷位置，同时设置修改参数；监视装置1-1接受隧道清洁车上6个部位的信号；照明系统1-2，控制了整车的工作照明、通道照明、紧急照明、信号灯、交通灯。

本发明的隧道清洁车电气控制系统的控制方法是：

1、动力源。

发电机组4是隧道清洁车的动力源，馈电给1#控制柜2、2#控制柜3。1#控制柜2输出电源给操作台1和直流柜2-1。当发电机组4供电或者辅助电源供电时，直流柜2-1内的充电装置向直流DC24V电器供电和向蓄电池充电。PLC控制器5、毛刷升降装置7、及照明系统1-2中的交通灯、信号灯都应用直流电源，这样即使发电机故障，隧道清洁车依然能执行必须的工作。

2、水传输。

隧道清洁车装备有主水箱、副水箱。外部加水给主水箱，工作时由传输泵8-1负责给副水箱加水，有自动、手动两种方式。主水箱有低液位开关，副水箱有高、中、低液位开关。PLC根据这些液位开关的信号状态，可以控制2#控制柜3连接的传输泵8-1，实现副水箱的循环工作。

3、喷洒系统。

在操作台1有四档选择开关：关闭、左侧、全开、右侧。选择清洁部位后，PLC控制器5执行喷洒程序。整个喷洒系统由1#控制柜2连接的喷洒阀组8-3及驱动器控制单元9共同完成。变频器分别连接的高压泵9-1-1、中压泵9-2-1、低压泵9-3-1，配合相应的喷洒阀组8-3，提供给喷嘴三种压力水。变频器具有运行、复位及速度控制功能，可以随时调节喷嘴水流量。水泵的速度参数在人机界面1-3修改，并显示其运行状态。

手持喷洒泵8-2的控制在2#控制柜3，其连接喷洒棒，作为辅助喷洒。手持喷洒泵8-2配备了现场操作按钮站，方便操作，数据处理由PLC控制器5执行。

4、毛刷清扫/真空收集。

液压控制单元、毛刷升降装置及驱动器控制单元共同运行，实现毛刷清扫/真空收集。液压泵9-5-1由软启动器9-5驱动，其参数加速斜坡时间、启动力矩、限制电流、减速斜坡时间等可以设置；4#变频器9-4连接的风机9-4-1速度可以通过修改4#变频器9-4的参数，来满足真空收集工艺要求。在操作台1选择毛刷组，由PLC控制器5的A/D模块5-5接受毛刷升降装置7信号，输出模块5-4发出指令给毛刷升降装置7，就可以平缓放置毛刷到工作点。启动“毛刷清扫/真空收集”按钮，毛刷驱动阀6-1动作，清扫并真空收集灰尘，塑料袋，塑料饮料瓶，废纸张等固体废物和污水。

1#控制柜2连接的隔膜泵8-5，是气动隔膜泵，由空压机8-4提供风源。其既可以辅助破坏污物表面的张力，也可以收集污水。在操作台1上选择“左侧”或者“右侧”，相对应的隔膜泵8-5就从污水坑内抽取污物。

5、照明系统。

隧道清洁车只允许在夜间工作，并且主要在隧道里，所以隧道清洁车具备充足的照明，以提供操作者和机车司机能见度及安全，并在紧急情况下也能满足。工作照明采用金属卤化灯，通道照明及紧急照明采用不同规格的荧光。

6、监视装置。

操作台安装有监视装置1-1，显示器是一个标准的带有A/V输入和220V交流电源输入的19”PAL LCD屏。监视器接收的是由监视器摄像头拍到的隧道清洁车毛刷清扫/真空收集时的图像。

7、人机界面。

人机界面1-3作为控制终端，可以实时显示隧道清洁车的运行状态：水传输的模拟状态、喷洒系统喷嘴状态、毛刷位置及状态、污物箱模拟状态、照明系统等，驱动单元的参数可以修改设置，所有数据能够存储打印。操作者可以分散控制，也可以集中管理，自动化程度高，提高了工作效率。

总之，本发明隧道清洁车电气控制系统，简化了繁琐的接线方式，维修方便，可靠经济，是适用于隧道清洁车的电气控制系统。

Claims

1.一种用于隧道清洁车的电气控制系统，其特征在于：它包括PLC控制器，所述PLC控制器的输入模块分别与电源装置及操作装置连接；所述PLC控制器的输出模块分别与继电器控制单元和驱动器控制单元连接；所述PLC控制器的输出模块还分别与液压控制装置与毛刷升降装置连接。

2.如权利要求1所述的一种用于隧道清洁车的电气控制系统，其特征在于：所述电源装置包括发电机组，发电机组馈出电源给1#控制柜和2#控制柜；所述1#控制柜输出电源给直流柜和操作台；发电机组、1#控制柜、2#控制柜、操作台和直流柜还分别与PLC控制器的输入模块连接。

3.如权利要求1所述的一种用于隧道清洁车的电气控制系统，其特征在于：所述操作装置包括操作台，操作台上设有监视装置和人机界面，用于控制整车的照明系统；所述人机界面通过RJ45以太网接口与PLC控制器通讯；所述操作台还与PLC控制器的输入模块连接。

4.如权利要求1所述的一种用于隧道清洁车的电气控制系统，其特征在于：所述继电器控制单元分别驱动传输泵、手持喷洒泵、喷洒阀组、空压机、隔膜泵；所述传输泵和手持喷洒泵分别与2#控制柜连接；所述喷洒阀组、空压机和隔膜泵分别与1#控制柜连接。

5.如权利要求1所述的一种用于隧道清洁车的电气控制系统，其特征在于：所述驱动机构包括驱动器控制单元，驱动器控制单元控制变频器组和一台软启动器。

6.如权利要求5所述的一种用于隧道清洁车的电气控制系统，其特征在于：所述变频器组包括驱动高压泵的变频器、驱动中压泵的变频器、驱动低压泵变频器和驱动风机的变频器。

7.如权利要求1或5所述的一种用于隧道清洁车的电气控制系统，其特征在于：所述液压控制装置包括液压控制单元，所述液压控制单元包括液压泵，液压泵由软启动器驱动；所述液压控制单元还与毛刷驱动阀连接。

8.如权利要求1或2或3所述的一种用于隧道清洁车的电气控制系统，其特征在于：所述PLC控制器包括依次连接的直流电源单元、CPU单元、输入模块、输出模块、A/D模块；其中：直流电源单元提供电源，输入模块接受操作台、1#控制柜、2#控制柜、直流柜、以及发电机组的所有开关量信号；输出模块分别驱动继电器控制单元、液压控制单元、驱动器控制单元及毛刷升降装置；A/D模块接受模拟量信号；CPU单元进行数据处理运算。