CN107777631A - 一种基于s7‑200plc技术的机车升降平台控制系统 - Google Patents

一种基于s7‑200plc技术的机车升降平台控制系统 Download PDF

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Abstract

一种基于S7‑200PLC技术的机车升降平台控制系统，主要由液压系统、调平机构、电气(智能控制)系统组成。该控制系统通过可视的数字化操作方式运用触摸屏和PLC来控制液压系统驱动机械机构实现平台的升降、旋转、调平及复位动作，为铁路工作人员提供了一套安全、方便、快捷的操作系统，实现了机电液一体化技术在铁路接触网作业车系统良好应用。

Description

一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统
所属技术领域
本发明涉及一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统，适用于机械领域。
背景技术
中国铁路近年来飞速发展，高速铁路大规模建设。目前线路曲线超高由原来的最高150mm已提高到超高最大为200mm。开发适合高速铁路施工要求的接触网作业车，满足高速铁路外轨超高接近200mm的情况下安全使用的产品显得极为迫切。传统的升降旋转平台在曲线线路外轨超高的情况下，车身会倾斜，固定在其上的立柱平台随之也跟着倾斜，升降平台地板面距轨面最高达6.8m，外轨超高最大达200mm，等同于倾斜角7.9°，作业人员的安全受到很大的威胁，特别是遇到下雪、冰冻的恶劣气候条件，作业人员无法正常工作。另一方面立柱平台在外轨超高倾角很大的情况下，立柱升降、平台旋转带载作业时，机构功能实现的可靠性降低。
发明内容
本发明提出了一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统，通过可视的数字化操作方式运用触摸屏和PLC来控制液压系统驱动机械机构实现平台的升降、旋转、调平及复位动作，为铁路工作人员提供了一套安全、方便、快捷的操作系统，实现了机电液一体化技术在铁路接触网作业车系统良好应用。
本发明所采用的技术方案是。
所述自调平及检测控制系统主要由液压系统、调平机构、电气(智能控制)系统组成。
所述液压系统包括：液压泵、电磁换向阀、液压马达、升降油缸、管路等。是系统的执行机构，用于驱动并执行平台的调平、复位、升降、旋转动作。
所述调平机构主要由铰接底座、蜗轮蜗杆升降机构、锥齿轮、安装支架、自救手柄等组成。同样作为系统执行机构的一部分，该部分配合液压系统工作实现上述基本动作。通过锥齿轮将蜗杆轴的驱动操作引到作业车底架上来，便于司机自救操作。
所述电气(智能控制)系统包括平台倾角传感器、车身倾角传感器、转角传感器、高度传感器、主控制屏(位于驾驶室内)、副控制屏(位于平台上)、控制箱(包括PLC、信号采集模块、控制电路板等)。其中，4个传感器作为系统的反馈部分向控制器反馈立柱平台与车身的倾角、距轨面高度、转角等实时数据。人机界面作为操作员与立柱平台控制系统的交互界面，可实现人与设备的信息交流、数据显示、图形显示、命令输入、参数设定、手动触控等。控制器作为整个系统的控制中枢，通过电子数控向各个电磁阀发出命令信号从而实现对液压及机械部分的控制，进而控制立柱平台完成各项指定动作。
所述下位机控制系统采用功能强大的西门子57-200CPU224型PLC与高可靠性的OMRON MY4NJ型继电器控制液压泵，实现对升降平台各个姿态的控制。采用目前国际流行的触摸式人机界面-WEINVIEW MT6070IH型触摸屏进行操作，并显示各个姿态的位置参数通过程序参数设置自动控制升降平台，通过PPI协议与PLC进行点对点通信，通过PLC内置的PID控制功能块实现对升降平台的无间断实时监控，保证车辆姿态的实时安全性。
所述上位机操控方式的操作部分采用目前国际流行的触摸式人机界面-WEINVIEWMT6070IH型触摸屏，该界面不仅能显示各个姿态的位置参数通过程序参数设置自动控制升降平台，还能通过PPI协议与PLC通信，通过PLC内置的PID控制功能块实现对升降平台无间断实时监控，保证车辆姿态的实时安全。
所述电气控制系统采用了主、副双屏的控制模式，即在作业车司机室和升降平台分别装有主控制屏和副控制屏。两个控制屏对平台的动作具有相同的控制功能，但主控制屏作为最终控制端具有切换控制权的权限，而副屏不具备该权限，提高了操作过程中的安全性。
本发明的有益效果是：该控制系统通过可视的数字化操作方式运用触摸屏和PLC来控制液压系统驱动机械机构实现平台的升降、旋转、调平及复位动作，为铁路工作人员提供了一套安全、方便、快捷的操作系统，实现了机电液一体化技术在铁路接触网作业车系统良好应用。
附图说明
图1是本发明的控制系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，自调平及检测控制系统主要由液压系统、调平机构、电气(智能控制)系统组成。
液压系统包括：液压泵、电磁换向阀、液压马达、升降油缸、管路等。是系统的执行机构，用于驱动并执行平台的调平、复位、升降、旋转动作。
调平机构主要由铰接底座、蜗轮蜗杆升降机构、锥齿轮、安装支架、自救手柄等组成。同样作为系统执行机构的一部分，该部分配合液压系统工作实现上述基本动作。通过锥齿轮将蜗杆轴的驱动操作引到作业车底架上来，便于司机自救操作。
电气(智能控制)系统包括平台倾角传感器、车身倾角传感器、转角传感器、高度传感器、主控制屏(位于驾驶室内)、副控制屏(位于平台上)、控制箱(包括PLC、信号采集模块、控制电路板等)。其中，4个传感器作为系统的反馈部分向控制器反馈立柱平台与车身的倾角、距轨面高度、转角等实时数据。人机界面作为操作员与立柱平台控制系统的交互界面，可实现人与设备的信息交流、数据显示、图形显示、命令输入、参数设定、手动触控等。控制器作为整个系统的控制中枢，通过电子数控向各个电磁阀发出命令信号从而实现对液压及机械部分的控制，进而控制立柱平台完成各项指定动作。
马达一升降机调平机构的设计：将平台套管立柱的底盘通过连接销轴与机车底板铰接，底盘的一侧安装有一台由液压马达驱动的蜗轮蜗杆升降机，通过控制液压马达的转动方向驱动蜗轮蜗杆升降机的升降从而牵引底盘以连接销轴为轴线摆动，实现平台的调平和复位动作；作业结束后同样可以通过控制蜗轮蜗杆升降机的升降将平台调节至起始的与车身平行的位置，即平台的复位动作。
升降立柱平台的安装底座通过连接销轴与作业车底架铰接，底座的一侧安装有一台由液压马达驱动的蜗轮蜗杆升降机，通过控制液压马达的转动方向驱动蜗轮蜗杆升降机的升降从而实现平台的调平；作业结束后同样可以通过控制蜗轮蜗杆升降机的升降，将平台调节至与车身平行的起始位置，即平台的复位动作。
国内普通的蜗轮蜗杆升降机体积大，无法在作业车有限的车架空间安装。经反复调研，确定采用圆弧圆柱蜗杆传动(也称尼曼蜗杆)，与普通蜗杆传动相比具有体积小，承载能力大、传动效率高、平稳灵活、可靠性能好的特点，能按一定程序准确地控制提升高度或推进调整。满足强度和接触精度的要求。
液压马达选用国际知名品牌EATON产品，该马达转速范围大，可在低速情况下，输出足够的扭矩，满足调平机构输人扭矩及调整时间的要求。
在伸缩立柱内布置拉线式位移传感器，用于检测立柱的升降高度。在立柱底座上安装转角传感器，用于测量作业平台的旋转角度。将传感器输出的电流信号通过高质量的屏蔽线缆传输到控制器的EM231模块转换成相应的数字信号，这些数字量经过一定的比例运算转换成实际的高度、转角值显示在人机界面(触摸屏)上，操作员通过观察屏上的显示数值根据实际需要
手动触控界面上的触控按钮发出各种控制命令，这些控制命令通过控制器转换为各种数字信号，再由内部的继电器转换为相应的高电平脉冲信号打开相应的液压油路，从而实现对液压油缸的伸缩及旋转马达的转向控制。
还可通过触摸屏输入要达到的高度，自动升高到指定作业高度，或者使升降平台降落回位。同样可通过触摸屏输入要达到转角或给出回零位置，自动使工作台转到指定的角度。
下位机控制系统采用功能强大的西门子57-200CPU224型PLC与高可靠性的OMRONMY4NJ型继电器控制液压泵，实现对升降平台各个姿态的控制。采用目前国际流行的触摸式人机界面-WEINVIEW MT6070IH型触摸屏进行操作，并显示各个姿态的位置参数通过程序参数设置自动控制升降平台，通过PPI协议与PLC进行点对点通信，通过PLC内置的PID控制功能块实现对升降平台的无间断实时监控，保证车辆姿态的实时安全性。
上位机操控方式的操作部分采用目前国际流行的触摸式人机界面-WEINVIEWMT6070IH型触摸屏，该界面不仅能显示各个姿态的位置参数通过程序参数设置自动控制升降平台，还能通过PPI协议与PLC通信，通过PLC内置的PID控制功能块实现对升降平台无间断实时监控，保证车辆姿态的实时安全。
电气控制系统采用了主、副双屏的控制模式，即在作业车司机室和升降平台分别装有主控制屏和副控制屏。两个控制屏对平台的动作具有相同的控制功能，但主控制屏作为最终控制端具有切换控制权的权限，而副屏不具备该权限，提高了操作过程中的安全性。

Claims (7)

1.一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统，其特征是：所述自调平及检测控制系统主要由液压系统、调平机构、电气(智能控制)系统组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统，其特征是：所述液压系统包括：液压泵、电磁换向阀、液压马达、升降油缸、管路等；是系统的执行机构，用于驱动并执行平台的调平、复位、升降、旋转动作。
3.根据权利要求1所述的一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统，其特征是：所述调平机构主要由铰接底座、蜗轮蜗杆升降机构、锥齿轮、安装支架、自救手柄等组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统，其特征是：所述电气(智能控制)系统包括平台倾角传感器、车身倾角传感器、转角传感器、高度传感器、主控制屏(位于驾驶室内)、副控制屏(位于平台上)、控制箱(包括PLC、信号采集模块、控制电路板等)。
5. 根据权利要求1所述的一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统，其特征是：所述下位机控制系统采用功能强大的西门子57-200CPU224型PLC与高可靠性的OMRONMY4NJ型继电器控制液压泵，实现对升降平台各个姿态的控制。
6. 根据权利要求1所述的一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统，其特征是：所述上位机操控方式的操作部分采用目前国际流行的触摸式人机界面-WEINVIEWMT6070IH型触摸屏，该界面不仅能显示各个姿态的位置参数通过程序参数设置自动控制升降平台，还能通过PPI协议与PLC通信，通过PLC内置的PID控制功能块实现对升降平台无间断实时监控，保证车辆姿态的实时安全。
7.根据权利要求1所述的一种基于S7-200PLC技术的机车升降平台控制系统，其特征是：所述电气控制系统采用了主、副双屏的控制模式，即在作业车司机室和升降平台分别装有主控制屏和副控制屏，两个控制屏对平台的动作具有相同的控制功能，但主控制屏作为最终控制端具有切换控制权的权限，而副屏不具备该权限，提高了操作过程中的安全性。
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