可编程序控制器在内燃机车上的应用

       可编程序控制器(习惯上简称为PLC)。是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有体积小、功能强、灵活通用与维修方便等一系列优点，特别是其高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到了用户的青睐。　　

       PLC在不断发展，尚没有确切的定义，美国电气制造商协会(NEMA)(National E1ectric Manufacturer Association)对PIE的定义是：PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。　　

        总起来说，PLC是一种成熟通用的工业控制计算机。其优点是：软硬件功能强、使用维护方便、运行稳定可靠。由于PLC配置方便，特别是简单易懂的图形化编程语言，易于工程技术人员掌握，因此施工设计周期可以大大缩短。另外，PLC的输入输出点均设有状态指示灯，便于故障的查找与处理。　　

        内燃机车的顺序控制一般采用继电器控制电路，中间继电器较多，接线复杂，通用性差。1990年后，液力传动工矿机车开始采用PLC完成顺序控制，取消了大部分中间继问器、计数器和定时器，减少了接线，机车控制电路得到简化，同时运用可靠性得到很大提高。　　

         电传动内燃机车除完成比液力传动机车更多的逻辑控制外，还需要完成大量的模拟量控制。电传动内燃机车的模拟量控制主要是柴油机的恒功率控制，就是保证柴油机在某一恒定转速下，输出功率恒定。最初柴油机的恒功率控制用柴油机调速器上的功调电阻实现，恒功率范围较窄。后来采用电子恒功率控制装置，又采用了微机恒功率控制装置，恒功率范围得到扩展，但是这些控制装置可靠性很差，故障频繁。随着PLC功能的不断完善，在电传动内燃机车上采用PLC完成恒功率控制成为可能。本文主要介绍PLC在DR型机车上的应用情况。　　　　

PLC 控制系统的特点和功能 　　

根据DF5型机车的控制要求，选用日本欧姆龙(OMRON)公司的CQM1H型PLC。　　　　

1　 特点 　　

(1)欧姆龙公司是国际著名PLC生产商，国内应用广泛、部件供应齐全，产品升级换代相兼容，WINDOWS开发界面；　　

(2)通过PLC控制系统实现整车逻辑控制的无触点化，控制逻辑软件化，提高了整车可靠性；　　

(3)机车所有开关量输入、输出信号，均采用光电隔离，为PLC的安全运行提供了可靠保证；　　

(4)机车所有开关量输入、输出信号，均有LED指示灯，指示信号的输入、输出状态，这对了解机车工作状态、快速排除机车故障，提供了有利支持：　　

(5)提供了对整车从恒功率励磁控制到机车逻辑控制的全套解决方案，有利于数据信息的综合利用；　　

(6)具有机车的电气保护和故障自动检测、显示功能；　　

(7)系统结构明晰，有利于排查机车电气系统的故障，简化了系统的常规维护。　　　　

2　 功能 　　

(1)机车操作指令、状态的接收和处理；　　

(2)柴油机恒功率励磁控制；　　

(3)机车逻辑控制；　　

(4)柴油机控制；　　

(5)辅助系统控制；　　

(6)故障检测、保护及显示记录；　　

(7)机车参数显示及参数修改等。　　　　

3　PLC 控制系统组成 　　

       PLC控制系统以DF5型机车的控制要求为基础，选用日本OMRON公司的可编程序控制器，其型号为CQM1H。该PLC为完全模块化结构，由直流24 V电源供电。共配置有11个模块。　　　　

3．1　 PLC部分硬件组成 　　

       该PLC控制系统由6部分组成，各部分的规格及参数分述如下：　　(1)24 V电源模块。用于连接24 v直流电源。　　(2)CPU模块。包括两块内插板以及16路开关量输入，内插板1暂时不用，内插板2用于频率信号输入，CPU模块具有运行、故障、通讯指示功能，可通过通讯接口外接显示器。　　(3)模拟量输入模块。共3块，12路模拟信号输入，该模块将模拟量转换为数字量，其输入范围可根据需要自行设定：-10～10 V；0～10 V；1～5 V(4～20 mA)；模拟量输入模块还具有均值处理功能和断线检查功能，均值处理功能是对每个输入值进行8次转换求平均值。当输入电压低于0．95 V或输入电流低于3．8 mA时判定为断线。　　(4)开关量输入模块。共3块，用于开关信号的输入，其电路结构如图1所示。　　 　　　　(5)模拟量输出模块。共1块，把从CPU来的数据转换为电压或电流信号输出。　　(6)开关量输出模块。共3块，48路，采用继电器输出，其电路结构如图2所示。　

　 　　　　

3 ．2　外围设备配置 　　

       为了保证PLC控制系统可靠工作，需要配置合适的外围设备，包括电源、输出隔离模块等，还包括按钮、开关、传感器、接触器和信号显示灯等用户输入输出设备。　　　　

4　 软件开发 　　

      PLC控制程序可以采用梯形图或语句编程两种方式，由于梯形图与控制逻辑电路比较相似，易于编制与理解，控制程序大多采用梯形图编制，以机车机油泵的控制为例，其梯形图如图3所示。　

　 　图中：13．13为燃油泵控制开关；13．12为柴油机起动按钮；13．14为机油泵控制开关；102．01为机油泵控制接触器。　　使机油泵投入工作有两种方式：闭合燃油泵控制开关同时按下柴油机起动按钮；闭合机油泵控制开关使机油泵微机输出点IRl02．01得电，然后通过放大模块使机油泵接触器吸合。　　　　

5　 应用情况 　　

      该PLC控制系统已成功运用到DF5型机车上，现已推广运用于DF7G型机车，累计装车近百台，从运用情况看，机车的故障率明显下降，PLC本身基本没有出现问题，完全能够满足内燃机车的控制要求。