CN104325983A - 一种用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统 - Google Patents

一种用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统 Download PDF

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杨小凡
叶洪伟
郭明果
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    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
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Abstract

本发明的一种用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统，包括PLC控制器，所述PLC控制器通过CAN总线信号连接有遥控操作系统、牵引行走系统、车体转向系统和导向驱动系统。本发明的有益效果是：本发明采用PLC控制器实时运算，实现轨道牵引车的牵引行走和转向，实现轨道行走的导向安全保护。应用CAN总线网络克服了传统硬接线的繁琐，可靠性差不足之处。采用人机交互界面实时数据通讯，方便操作者观察及故障处理，自动化程度高，功能完善。

Description

一种用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统
技术领域
本发明涉及一种电气控制系统，尤其涉及一种用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统。
背景技术
随着科技的发展，轨道牵引车行业，从传统的内燃动力机构，逐渐向环保灵活的电动机构发展，驱动电机及电控由直流向交流方向发展，整车通讯向网络化方向发展，尤其四轮独立驱动的电动轨道牵引车，更成为行业内的研究热点。
目前，电动公铁两用四轮驱动牵引车作为一种特定时期、特定技术要求的产品，较好的满足了以上条件。但是，正因为其功用的特殊性，限定了该车的工作范围，再加上该电气控制系统，是车辆工程、电子信息、能源技术、自动控制、计算机等多种高新技术的集成，研究成本高等，电动牵引车并没有得到商业化、产业化的大发展。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种全新的四轮独立驱动轨道牵引车的电气系统，能够实现车体的行走、转向及轨道运行的导向保护。
本发明是通过以下措施实现的：
本发明的一种用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统，包括PLC
控制器，所述PLC控制器通过CAN总线信号连接有遥控操作系统、牵引行走系统、车体转向系统和导向驱动系统。
上述牵引行走系统包括均通过CAN总线与PLC控制器信号连接的
四个牵引驱动控制器，四个牵引驱动控制器的控制信号输出端各自信号连接有一个带电机增量编码器的牵引电机，电机增量编码器与各自对应的牵引驱动控制器的反馈信号输入端信号连接。
上述车体转向系统包括通过CAN总线与PLC控制器信号连接的四个转向驱动控制器，四个转向驱动控制器的控制信号输出端各自信号连接有一个带转向角度编码器的转向电机，转向角度编码器与各自对应的转向驱动控制器的反馈信号输入端信号连接。
上述PLC控制器通过CAN总线信号连接有人机交互界面。
本发明的有益效果是：本发明采用PLC控制器实时运算，实现轨道牵引车的牵引行走和转向，实现轨道行走的导向安全保护。应用CAN总线网络克服了传统硬接线的繁琐，可靠性差不足之处。采用人机交互界面实时数据通讯，方便操作者观察及故障处理，自动化程度高，功能完善。 
附图说明
图1 本发明的电气控制系统的结构框图。
其中，1PLC控制器；2遥控操作系统；3牵引行走系统；4车体转向系统；5导向驱动系统；6人机交互界面；7CAN总线；3-1左前牵引电机驱动控制器；3-1-1左前牵引电机；3-1-2左前电机增量编码器；3-2左后牵引电机驱动控制器；3-2-1左后牵引电机；3-2-2左后电机增量编码器；3-3右前牵引电机驱动控制器；3-3-1右前牵引电机；3-3-2右前电机增量编码器；3-4右后牵引电机驱动控制器；3-4-1右后牵引电机；3-4-2右后电机增量编码器；4-1左前转向电机驱动控制器；4-1-1左前转向电机；4-1-2左前转向角度编码器；4-2右前转向电机驱动控制器；4-2-1右前转向电机；4-2-2右前转向角度编码器；4-3右后转向电机驱动控制器；4-3-1右后转向电机；4-3-2右后转向角度编码器；4-4左后转向电机驱动控制器；4-4-1左后转向电机；4-4-2左后转向角度编码器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述：
如图1所示，本发明的一种用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统，
包括PLC控制器1，PLC控制器1通过CAN总线7信号连接有遥控操作系统2、牵引行走系统3、车体转向系统4、人机交互界面6和导向驱动系统5。PLC控制器1通过CAN总线7采集遥控操作系统2、牵引行走系统3、车体转向系统4、导向驱动系统5的信号，经过计算分析，从而发送信号给牵引行走系统3、车体转向系统4及导向驱动系统5，合理控制车辆各个系统的工作运行情况，实现车辆的稳定运行。 
  PLC控制器1是上层控制器，负责接收遥控操作系统2的信息，以及牵引电机驱动控制器、转向电机驱动控制器、转向角度编码器、导向系统的信号，给定速度控制策略的运算实施，并且向CAN总线7网络发送牵引行走、车体转向信号。牵引电机驱动控制器、转向电机驱动控制器是底层控制器，负责接收CAN总线7网络上的方向转速指令，驱动牵引电机、转向电机以给定转速运动；同时采集牵引电机、转向电机的实际转速及运行信息，通过CAN总线7传递给PLC控制器1；转向角度编码器与导向操作系统的信号也通过CAN总线7网络，发送给PLC控制器1；人机交互界面6显示车体速度、方向、CAN信号等，方便操作者观察与故障判断处理。最关键的是，应用CAN总线7的数据传输，省略了硬接线的繁琐，减少了故障的发生，使其具有传动效率高、空间布置灵活、易于实现转向系统的电子化和主动化等优点。
遥控操作系统2，是轨道牵引车的命令源。通过CAN总线7发送导向结构上升、下降命令，车体前进、后退命令，车体左转、右转命令，以及紧急停车命令给PLC控制器1。
牵引行走系统3包括均通过CAN总线7与PLC控制器1信号连接的四个牵引驱动控制器，四个牵引驱动控制器的控制信号输出端各自信号连接有一个带电机增量编码器的牵引电机，电机增量编码器与各自对应的牵引驱动控制器的反馈信号输入端信号连接。
具体地，左前牵引电机驱动控制器3-1，通过CAN总线7，接收PLC控制器1发送的方向、转速命令，驱动左前牵引电机3-1-1，左前牵引电机3-1-1内置左前电机增量编码器3-1-2，反馈速度信号给左前牵引电机驱动控制器3-1，实现半闭环控制，同时左前牵引电机驱动控制器3-1，通过CAN总线7发送左前牵引电机3-1-1的速度方向信号给PLC控制器1，实现左前牵引电机3-1-1实时数据运算控制。
左后牵引电机驱动控制器3-2、左后牵引电机3-2-1、左后电机增量编码器3-2-2、右前牵引电机驱动控制器3-3、右前牵引电机3-3-1、右前电机增量编码器3-3-2、右后牵引电机驱动控制器3-4、右后牵引电机3-4-1和右后电机增量编码器3-4-2，经过上述同样的原理和信号传递，实现PLC控制器1对牵引行走系统3的控制。
车体转向系统4包括通过CAN总线7与PLC控制器1信号连接的四个转向驱动控制器，四个转向驱动控制器的控制信号输出端各自信号连接有一个带转向角度编码器的转向电机，转向角度编码器与各自对应的转向驱动控制器的反馈信号输入端信号连接。
具体地，左转向电机驱动控制器，通过CAN总线7，接收PLC控制器1发送的方向、转速命令，驱动左前转向电机4-1-1，左前转向电机4-1-1同轴安装左前转向角度编码器4-1-2，左前转向角度编码器4-1-2和左前转向电机驱动控制器4-1的信号，通过CAN总线7网络反馈给PLC控制器1，实现左前转向电机4-1-1方向速度的全闭环控。
右前转向电机驱动控制器4-2、右前转向电机4-2-1、右前转向角度编码器4-2-2、右后转向电机驱动控制器4-3、右后转向电机4-3-1、右后转向角度编码器4-3-2、左后转向电机驱动控制器4-4、左后转向电机4-4-1和左后转向角度编码器4-4-2，经过上述同样的原理和信号传递，实现PLC控制器1对车体转向系统4的控制。
导向驱动系统5驱动牵引车轨道运行的导向保护结构。人机交互界面6实时显示车体速度、方向、CAN信号等。CAN总线7网络是连接PLC控制器1与各电机驱动器之间的纽带，负责转速、方向、遥控指令等信息的传输。
以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统，其特征在于：包括PLC
控制器，所述PLC控制器通过CAN总线信号连接有遥控操作系统、牵引行走系统、车体转向系统和导向驱动系统。
2.根据权利要求1所述用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统，其特征
在于：所述牵引行走系统包括均通过CAN总线与PLC控制器信号连接的
四个牵引驱动控制器，四个牵引驱动控制器的控制信号输出端各自信号连接有一个带电机增量编码器的牵引电机，电机增量编码器与各自对应的牵引驱动控制器的反馈信号输入端信号连接。
3.根据权利要求1所述用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统，其特征
在于：所述车体转向系统包括通过CAN总线与PLC控制器信号连接的
四个转向驱动控制器，四个转向驱动控制器的控制信号输出端各自信号连接有一个带转向角度编码器的转向电机，转向角度编码器与各自对应的转向驱动控制器的反馈信号输入端信号连接。
4.根据权利要求1所述用于四轮驱动轨道牵引车的电气控制系统，其特征
在于：所述PLC控制器通过CAN总线信号连接有人机交互界面。
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