一种基于PLC的铁路计轴系统的设计与应用
基于PLC控制技术的铁路起重机电气控制系统
第30卷 第5期2009年10月大连交通大学学报JOURNAL OF DAL I A N J I A OT ONG UN I V ERSI TYVol.30 No.5 Oct.2009 文章编号:167329590(2009)0520015204基于P LC控制技术的铁路起重机电气控制系统谭晓东,李忠,李宝良(大连交通大学机械工程学院,辽宁大连116028)3摘 要:对NS1251型伸缩臂式铁路救援起重机的运行动作进行分析,并根据其电液比例控制的要求设计了采用P LC逻辑控制器的电气控制系统,着重介绍了控制系统的硬件设计和软件设计原理和设计思路.在此基础上对所设计的电气控制系统的应用情况进行了介绍.实践证明采用这种电控技术改善和提高了NS1251铁路起重机的可靠性、可操作性、维修方便性等,综合性能大大地超越了全液压控制的铁路起重机的性能.关键词:铁路起重机;电液比例控制;可编程逻辑控制器中图分类号:TP368.1文献标识码:B0 引言铁路起重机是一种在铁路救援时应用的起重设备.现阶段,我国铁路起重机的控制系统大部分采用液压式控制,控制油路复杂,给安装与维修、技术改进带来很大不便;部分控制回路采用继电器控制系统,可靠性差、操控性能低,大大制约了我国铁路起重机的整体性能[1].部分新型的起重机采用国外进口的专用控制系统,性能虽然好但价格高,配件、维修等难以保证[2].本文针对NS1251型铁路起重机的具体情况,采用P LC作为电气控制系统的核心,解决了NS1251型铁路起重机的控制问题.通过实际应用证明效果良好,企业已经将本文所论控制系统确定为NS1251型铁路起重机控制系统的标准配置.1 NS1251起重机的运行动作分析与对控制系统的要求NS1251型起重机的运行动作分为自力走行、变幅升降、吊臂伸缩、吊钩升降、重铁伸缩、左右回转、支腿动作、伸腿动作、均载支承等.动作顺序如下:吊重准备开始→根据现场环境的要求,设定接触网下或隧道中等环境的限高、限宽、回转角度等的限制参数(使控制系统在达到设定的要求后自动限制向限界外的区域活动,减少人工操作监视的工作量,提高安全性)→起重机工况的设定(既支腿角度、回转角度、重铁伸出距离、均载油缸状态等条件的选择,不同的工况数据决定了不同的起重性能)→起吊操作(当实际的起重载荷达到了额定起重载荷时马上进行安全保护,使起重机不能向危险的方向运行,但可以向安全的方向运行,当起重载荷降为额定载荷以内时,自动解除限动,起重机就又可以正常使用[1]).起重机液压控制系统是由多组电液比例阀构成的多路阀组进行液压控制的,如吊钩起升、变幅升降、吊臂伸缩、前后走行等动作是由电液比例阀控制液压缸和液压马达实现的,要求运动平稳、调速均匀、动作迅速、可靠.同时系统要实时地通过传感器监测操作环境和起吊载荷等保证动作的可靠.这就要求控制系统既要有逻辑控制功能又要有模拟量输入输出与处理和计算功能,充分保证控制系统数据处理的正确性和实时性[2].2 控制系统硬件设计根据上述对起重机动作及液压系统的分析可以整理出下列信号作为P LC的输入和输出.信号分类如下:3收稿日期:2008211206作者简介:谭晓东(1960-),男,副教授,学士,主要从事计算机测控技术的研究E2ma il:txd_f@.16 大连交通大学学报第30卷(1)控制命令数字量输入信号:吊具升降、变幅升降、吊臂升降、回转运动、行走运动、重铁运动等;(2)位置检测、限位等数字量输入信号:钩伸/幅降/臂伸限动、变幅升降限动、回转限动、三圈保护限动、重铁限动、合流/支腿均载等.升降、变幅升降、吊臂伸缩、左右回转、行走前后、重铁伸缩、状态指示等;(3)模拟量输入信号:变幅升降调速、吊臂升降调速、回转运动调速、行走运动调速、力矩限制器力矩信号;(4)模拟量输出信号:变幅升降调速控制、吊臂升降调速控制、回转运动调速控制、行走运动调速控制.根据上述信号的数量和信号性质要求,系统中采用了西门子S7-200P LC.具体硬件配置如下:(1)P LC主模块:CP U224XP,具有14点数字量输入10点数字量输出及2路模拟量输入1路模拟量输出.其中2路模拟量输入用于限矩传感器输入、1路模拟量输出用于吊具的速度控制、数字量I/O用于命令输入和检测及继电器控制等;(2)数字量扩展模块:E M223,用于命令输入和检测及电磁阀控制等;(3)模拟量输入模块:E M231,具有4路模拟量输入,用于变幅升降调速、吊臂升降调速、回转运动调速、行走运动调速速度命令的输入;(4)模拟量输出模块:E M232,2块,每个模块具有2路模拟量输出,用于变幅升降、吊臂升降、回转运动、行走运动的调速控制输出.硬件原理框图如图1所示,其中各动作速度命令是通过调节电位器将电压信号送入P LC模拟量口的,输入的电压信号为±10V,同时将动作方向信号通过数字量接口送入P LC.各动作调速控制的输出是通过模拟量输出口控制电液比例阀放大器,从而控制比例阀的开度,实现对液压缸或液压马达调速的,输出信号为±20mA电流信号.数字量输出控制继电器的开关从而控制哪路电液比例放大器工作等.人机界面用来设定控制参数,如吊装载荷、限位位置、操作速度等.图1 硬件原理框图吊装工作时会将吊装重量、吊臂角度、高度、回转角度等技术参数输出在人机界面上,使操作人员及时了解当前起重机的状况.另外当某个参数超过了安全设定值时发出警报,向操作人员报警,同时关闭工作电磁阀产生保护动作,确保操作安全.3 控制系统软件设计控制软件根据各种设定参数和输入条件进行分析、计算并进行判断,若工况条件正确,则可以起吊.司机输入操作指令,P LC根据指令,结合起重性能的要求,实时检测各传感器状态,判断是否有异常情况,进行正常的吊重作业.当发生过载信号时,自动限荷,禁止起吊,再由司机操控减载后,从新起吊或从新设定个限制参数.其系统软件原理框图见图2. 第5期谭晓东,等:基于P LC 控制技术的铁路起重机电气控制系统17 图2 软件原理框图从软件框图中看到除了安全条件判定外,系统中一个最重要的功能模块就是逻辑运算,系统靠这部分运算进行动作互锁、动作关联、动作顺序控制.如吊钩上升输出,其控制程序功能块图如图3所示,其中:I 1为吊钩上升动作命令;I 9为吊钩上升限动输入;M 2为变幅动作中间变量;M 3为吊臂伸缩动作中间变量;M 4为回转动作中间变量;M 5重铁伸缩动作中间变量;M 6为支腿均载动作中间变量;Q 11为行走动作输出;Q 1为吊钩上升动作输出.图3 吊钩上升部分程序功能块图从中可以看出吊钩上升动作的逻辑条件:吊钩上升限制为“非”且变幅动作、吊臂伸缩动作、回转动作均停止;前提条件为支腿均载与重铁移动到位.18 大连交通大学学报第30卷4 结语采用本文所述的控制系统控制铁路起重机能够使系统的可靠性大大提高、操控性能得到大幅度改善.用P LC作为其控制系统的地核心控制装置比起传统的继电器控制系统性能有了根本性的改变,比起国外购入的专用控制系统有着价格低廉、功能扩展容易、配件易得、维修方便等优点,保证了系统的高效、可靠等性能要求.采用人机界面实时监控起重机的各种状态,与P LC一起保障了起重机的安全性要求.本文所述的控制系统的主要思想和大部分功能模块用于NS1251型伸缩臂式铁路救援起重机,取得了很好的效果,大大提高了起重机的综合性能.通过实际应用认为系统的性能还有提升的空间,例如实时位置检测和位置控制以及各动作的插补协调运动控制,可进一步提高铁路起重机的操控性和安全性,更大幅度提高设备的效率.参考文献:[1]聂崇训.铁路起重机控制系统[J].工程机械,2008(6):77278.[2]罗欣,李晓峰.电液比例控制技术在全液压铁路起重机液压系统中的应用研究[J].齐齐哈尔大学学报, 2007(4):27230.[3]SI E ME NS.S7-200手册[M].北京:科学技术出版社,2003.[4]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,1996.[5]郭宗仁,吴亦锋,郭永.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术[M].北京:人民邮电出版社,2002. [6]吴根茂.新编实用电液比例技术[M].杭州:浙江大学出版社,2006:1222140.[7]杨逢瑜.电液比例技术与电液闭环比例技术的理论与应用[M].北京:清华大学出版社,2009:12100.[8]龙庆华.单片机自控系统在NS0631型轨道起重机上的应用[J].天津冶金,2003(4):41243.Ra ilway Crane Con trol Syste m Ba sed on Programmable L og i c Con trollerT AN Xiao2dong,L I Zhong,L IBao2liang(School of Mechanical Engneering,Dalian J iaot ong University,Dalian116028,China)Abstract:T o meet the requirements of rail w ay crane contr ol,a crane perf or mance is analyzed and a contr ol sys2 te m based on p r ogra mmable l ogic contr oller is p resented.By utilizing the analysis of p r ogra mmable l ogic con2 tr oller I/O the l oad signal and act s peed commends are input t o contr oller CP U,and s peed contr ol signals are out put t o electr o2hydraulic p r oporti onal a mp lifier fr o m the CP U.This contr ol syste m is app lied t o a NS1251 rail w ay crane,and results indicate that the syste m i m p r oves the efficiency,reduces the asse mbling and mainte2 nance ti m e of the rail w ay crane,and its general perf or mances are much higher than that of the full scale hy2 draulic contr ol rail w ay crane.Key words:rail w ay crane;electr o2hydraulic p r oporti onal contr ol;p r ogra mmable l ogic contr oller。
PLC技术在铁路电气化中的应用与发展分析
PLC技术在铁路电气化中的应用与发展分析摘要：伴随着社会经济与信息技术的快速发展与进步，PLC技术在电气自动化的控制方面拥有愈加广泛的应用，逐渐成了其中的重要组成部分之一。
而铁路电气自动化则是电气化项目中的重点项目，主要是利用电力进行带动的铁路运输系统，为了推动铁路电气化向现代化进行发展，PLC技术不仅能够使铁路电气化向信息化的方向发展，还能够强化铁路电气化工程的安全性。
本文从PLC技术在铁路电气化的应用角度出发，旨在推动铁路电气化的进一步发展。
关键词：PLC技术；铁路；电气化；铁路工程引言：随着第三次工业革命的完成，计算机技术与通信技术在我们的生活中的影响逐渐加深，工业水平迎来了质的飞跃，而工业生产所控制的领域也逐渐向计算机可操作的方向发展，这代表着工业时代开始向信息时代发展，PLC技术已经成为铁路电气化项目中的前端技术之一，正推动着铁路电气化的发展。
一、PLC技术在电气控制中的应用优势工业生产企业在应用PLC技术的过程中，还需要根据产品的性能与生产规模调整系统结构，从而满足实际的生产需要。
比如选择了微型的PLC系统，该系统的特点是结构轻便、检查方便、安装便捷，大型的PLC系统拥有更加完备的功能，它的计算系统更快、数据精度更高，主要应用在大型的工业企业中，能够进一步强化企业的经济效益。
在PLC系统的设计中，PLC系统能够承受外部的电磁波与紫外线的影响，并且利用更加先进的防护技术，使应用PLC系统的生产过程保持正常。
电力设备在运行的过程中，使用PLC控制功能可以减少错误情况的出现，可以帮助工作人员快速定位故障位置，并及时发出错误警报，终端的操作人员只需要通过计算机屏幕，便可以确定故障点，便于维修人员快速达到故障点，进行维修工作。
PLC技术是一种集控制与编程为一体的综合性计算机技术，利用该技术可以对电气设备的内部进行全方位、准确地检查工作，并制定出一个完整的、合理的电气控制计划。
由于工作人员使用了自己的PLC算法与程序，使通知过程变得更加简单，在电力运行与自动化控制的过程中，提供智能水平的同时，还可以迅速完成相关的安装工作，减少了不必要的成本浪费，减少各个领域的操作成本。
plc在机车自动导向控制中的应用
plc在机车自动导向控制中的应用
随着铁路自动导向控制技术的发展，机车自动导向控制也开始被应用到铁路运输领域中。
它的目的是使机车根据控制信号正确的把货物运输到指定的地点，减少了运输时间，
提高了运输效率。
机车自动导向控制主要利用PLC（可编程控制器）来实现，PLC可以实
现计算机处理和控制。
在机车自动导向控制系统中，PLC需要与传感器、显示器以及控制驱动器等其他设备配合使用，以协调机车运行。
监控系统中的PLC将传感器信号作为输入，根据设定的算法把信号处理后进行分析，然后向控制驱动器发出控制信号。
由控制驱动器
解析控制信号，控制和驱动机车，使其自动地把货物运输到指定的地点。
显示器可以显示
出机车当前的位置，使得指挥官可以更加精准的把握机车运行情况，并及时作出指示。
另外，PLC还可以与特定环境中的其他设备协同工作，进行智能化控制。
例如PLC可
以通过RAILNET系统实时监控机车的行为，并在遇到运行出现异常的情况下，自动的作出
相应的调整和控制。
此外，PLC还可以协调调度软件对运行状态进行监控，同时还可以和
其他外部系统进行交互，实现自动调度。
机车自动导向控制系统中使用的PLC系统具有可靠性高、反应速度快、成本低以及易
于维护等优点，因此得到了广泛应用。
但是，由于调度系统结构复杂庞大，现场安装调试
维护比较困难，需要专业的技术人员参与，为此，PLC需要有足够的经验和技能才能有效
的开展工作。
尽管如此，机车自动导向控制已经证明是一种有效的解决方案，可以大大提
高铁路运输的质量和效率。
可编程控制器(PLC)在铁路信号中的应用
可编程控制器（PLC）在铁路信号中的应用随着列车运行速度的提高，高速铁路的发展，传统的电缆传输铁路信息方式已不能满足铁路安全运行的需要。
本文将基于PLC技术运用于铁路信号的优势，探索PLC技术在铁路信号建设中的有效应用。
标签：PLC技术铁路信号应用一、PLC技术在我国铁路信号中的发展现状现在PLC技术被应用于铁路现场控制，如道口栏木的运行控制、平过道预警装置、调车进路安全作业等设定和控制方面的应用越来越广泛。
如：广州铁路局将PLC技术应用铁路风机管道排污，在采用PLC控制后，空压机组始终工作在最佳合理工作状态，减少了机械磨耗，经分析计算每年每套可节省维修费用近5万元。
二、PLC技术应用于铁路信号的优势PLC技术应用于铁路信号具有以下优势：1.PLC是专门为现场生产服务的控制装置，稳定可靠，可以适应恶劣的工业应用环境，耐热、防潮、抗震、抗电磁干扰能力很强，通常不需要采取什么措施就可以直接在生产环境中使用，改善了操作人员的工作环境。
可及时对铁路信号运作状况进行检测，实现对铁路信号的远程诊断和智能维护。
能够在整个铁路信号运作情况在系统内部对其进行实时检测，快速的发现其中存在的问题和及时给出反馈，诊断出铁路信号或铁路运输存在的问题来源，PLC技术增加了超时及时报警功能，定时自动排污功能，自动切换的功能和定期自动提供维修信息的功能。
采用PLC控制后，使空压机组始终工作在最佳合理工作状态，减少了机械磨耗，而且改善了操作人员的工作环境，减轻了劳动强度。
2.PLC技术拥有先进完善的系统软件，PLC技术在铁路信息中运用能够将多项处理操作技术化，这能够将生产过程中的程序简单化和智能化，改善原有铁路信息管理模式效率低的现状，从而提高技术指标和经济指标，计算机网络的应用提高了铁路信号的信息化和智能化，从而实现对铁路运输的优化管理。
3.PLC技术应用于铁路信号能减少人为操作上的失误，实现铁路信号的自动化和智能化管理，较人为操作具有更强的逻辑处理能力和操作能力，它具有运作上的自动化，在数据处理上更准确、更可靠。
基于PLC的道岔控制器设计与实现
基于PLC的道岔控制器设计与实现道岔作为铁路交通系统中的重要组成部分，具有确保列车正常运行和安全运行的重要作用。
传统的道岔控制器多采用电气传统控制方式，但其存在操作复杂、控制精度低等问题。
为了解决这些问题，基于PLC的道岔控制器成为了一种常见的控制方式。
基于PLC的道岔控制器利用可编程逻辑控制器（PLC）作为控制核心，通过软件编程实现对道岔的自动控制。
相比传统控制方式，基于PLC的道岔控制器具有操作简便、功能灵活、控制精度高以及可靠性强的优势。
首先，基于PLC的道岔控制器具有操作简便的特点。
传统的道岔控制器通常需要操作人员根据列车的运行情况以及信号灯的指示进行手动操作，操作复杂，容易出错。
而基于PLC的道岔控制器通过软件编程实现自动控制，操作人员只需要通过程序编写和启动控制程序即可完成对道岔的控制，操作简单方便。
其次，基于PLC的道岔控制器具有灵活的功能。
通过PLC的可编程性，可以根据实际情况对控制逻辑进行编程，实现多种功能的自动控制。
例如，可以设置道岔的自动切换，根据列车运行方向和进站信号进行自动调整，确保列车的正常运行和安全进站。
再次，基于PLC的道岔控制器具有高精度的控制能力。
PLC作为现代工业控制领域的重要设备，具有高精度的数据处理和控制能力。
通过编写精确的控制算法和控制逻辑，基于PLC的道岔控制器能够实现精准的道岔控制，保证列车的正常行车和交通的安全运行。
最后，基于PLC的道岔控制器具有高可靠性。
PLC作为专用的控制设备，具有良好的抗干扰能力和稳定性能，能够在恶劣的环境条件下正常工作。
此外，基于PLC的道岔控制器还可以进行对错检测和故障诊断，及时发现控制系统中的故障，并采取相应的措施进行修复，保障控制系统的正常运行。
在基于PLC的道岔控制器的实现过程中，需要进行系统设计、硬件选型、软件编程和系统调试等多个步骤。
首先，需要根据实际情况进行系统设计，确定所需的输入输出信号，以及控制逻辑和功能需求。
基于PLC的步进电机控制系统及其在火车轴温检测系统中的应用
研究与开发
／、 一 ‘
基于 Ｐ Ｃ的步进电机控制系统 Ｌ 及其在火车轴温检测系统中的应用
潘 赞
（ 南涟源钢铁巢田公司机动设备部 ． 湖南娄底 湖 ４１ ００ ９） ７
ｌ 言 引
目前 ，随着我国经济 的发展 铁路运输 的紧张状况将 愈来愈突出 ，为解决铁路运输 紧张的 局丽，铁 道部提出提 速要求。但随着 车速的提 高， 轮轴承温 升的问题愈 屁突 出 ．这就需要加强对轴承温升的雌拄 ． 当有火 车经 过时 ．由于其 自身 不停地 向外 辐射红外热 能 从而在 物体表面 形成 一定 的温 度场 利用 安装于钢轨 两侧的热像 仪吸收车 轮
发 出 的 这 种 红 外 辐 射 能 量 ， 将 其 热 像 挂 示 征荧
速度 信号
育较 好 的 实 时 删 新 功 能 ， 可 以 产 生 一 定 频 率 的 脉 冲信 号 ．
而 Ｈ Ｐ Ｉ ｃ县有 大功率的晶体管输 出接 口．能够满足步进电
机 绕 组 的 电鹾 和 电 流 要 求 因 此 ，本 系 统 是 采 Ｐ Ｃ 为 控 Ｌ 制 核 心 、 步进 电 动 机 为 执 行 元 件 、 传 感 器 为 检 删 元 件 的 新 型 系统 ．实 现 对 温 升 的 榆 删 系统 结 构 如 幽 １ 示 所
高 ，冈此 被广泛 用于数 字控制 和计 算机拄 制等精 密定 位
的控制系统中。
可编程序控制器 （ Ｉ Ｐ』 Ｃ）是一 种适于上业 现场拄 制的 控制器 ．综 合 ｒ计算机技术 ，自动控 制技术 干 通信技 术， ” 用户可通过软件设计 ．实现 备种复杂的逻辑控 制 Ｐ』 具 Ｉ：
Ｉ０ ／ 功能 Ｉ０ ／ 功能
机 ２４Ｑ ０８８ Ｓ ２ 一 ３ ４ ，步距 角 １ 。 ５ － ± ％，相 电流 １ Ａ，保持 力 ８ ． ２
基于plc的铁路翻车机系统设计
，2019届毕业生毕业设计说明书题目: 基于PLC铁路翻车机控制系统设计院系名称：电气工程学院专业班级：轨道1502班学生姓名：楚昕学号：201523050224 指导教师：段守敏教师职称：副教授2019 年 5 月 5 日摘要翻车机，作为大型的卸车机械设备。
卸载效率高，卸载自动化程度也很高，翻卸的重量大，并且翻卸干净有序，目前在化工、冶金、港口及发电等企业的贮料场中得到了广泛的应用。
从劳动力的工作质量上看，翻车机系统把大量的一线生产作业工人从飞尘满天的工作环境中解放出来，保护了一线工人的生体健康，同时，有利于促进工人从大量的体力劳动转向知识技能性劳动方式，更有利于职业的长期发展。
从企业的利益来讲，成熟的自动化设备的大量使用，能节省劳动力成本支出，提高生产效率，从而创造出更大的利润空间。
在整个社会的角度，劳动质量的提高，促进了社会和谐与进步，提升了生产技术水平，从而对迈向高质量高水平的发展至关重要。
早期的翻车机系统，是由传统的继电器控制系统控制实行的，但是继电器电路的逻辑十分复杂，从而生产工作的施工任务十分繁重。
另外，继电器控制系统均是硬件触点的逻辑工作，为固定操作台按钮式单项操作，工作过程有很大的不可预料性和不可控性，整个系统的稳定性和可靠性均无法保证。
而如何能够大大减少继电器控制系统中的硬线逻辑和元器件，是这次基于PLC 控制的铁路翻车机控制系统设计的研究优势和重点，本次设计尽可能的规避了继电器电路的短处，提高翻车机的安全性和准确性。
除此之外，监控技术、精准定位技术的准确使用，使铁路翻车机系统的智能化水平更高。
本文研究的铁路翻车机系统是采用PLC的编程语言——梯形语言，它是在可编程控制器中使用最广泛的语言，灵活的指令，使逻辑关系清楚明白，简明扼要；编程容易，可读性较强，所能实现的功能远远超过继电器控制电路，将其按设定程序运行，有利于解决现实中翻车机系统中的一些局限问题。
关键词：铁路翻车机PLC 继电器S7-200Title Design of Control system of Troller based on PLCAbstractDumper, as a large unloading machinery and equipment, has high unloading efficiency, high degree of unloading automation, large weight of dump, and clean and orderly dump. At present, it is in chemical and metallurgical industry. The storage yard of port and power generation enterprises has been widely used.From the point of view of the quality of work of the labor force, the dumper system liberates a large number of first-line production workers from the working environment full of flying dust, and protects the health of the first-line workers. At the same time, It is beneficial to promote workers from a large number of manual labor to knowledge-based and skilled labor mode, more conducive to the long-term development of the profession.In the interests of enterprises, the large-scale use of mature automation equipment can save labor cost, improve production efficiency and create more profit space. From the point of view of the whole society, the improvement of labor quality promotes the harmony and progress of society and raises the level of production technology, which is very important to the development of high quality and high level.The early dumper system was controlled by the traditional relay control system, but the logic of relay circuit is very complex, so the construction task of production work is very heavy.In addition, the relay control system is the logical work of the hardware contact. For the single operation of the button type of the fixed operating platform, the working process has great unpredictability and uncontrollability, and the stability and reliability of the whole system can not be guaranteed.The research and design of the railway rollover control system based on PLC can greatly reduce the hard line logic and components in the relay control system, avoid the shortcomings of relay circuit as far as possible, and improve the safety and accuracy of thecar dumper.In addition, the accurate use of monitoring technology and precision positioning technology makes the intelligent level of railway dumper system higher.The railway dumper system studied in this paper adopts ladder language, which is the programming language of PLC. It is the most widely used language and flexible instruction in programmable controller, which makes the logic relationship clear and concise. The programming is easy and the readability is strong, and the function that can be realized is far more than that of relay control circuit. It is helpful to solve some limited problems in the dumper system by running it according to the setting program.Keywords Railway wagon tipper PLC electric relay S7-200目次1 绪论 (1)1.1铁路翻车机系统的发展 (1)1.2翻车机系统设计的目的和意义 (3)1.3本文的主要工作和章节安排 (3)2 铁路翻车机控制系统 (5)2.1翻车机控制系统论述 (5)2.2翻车机控制系统结构 (6)2.3翻车机系统的控制要求 (7)3 翻车机与铁路之间信号联锁与保护 (9)3.1车站与翻车机联锁设计技术条件 (9)3.2信号联锁过程 (9)3.3各联锁信号说明 (12)3.4翻车机的信号保护 (13)4 铁路翻车机系统的确定 (14)4.1控制系统方案的比较 (14)4.2变频控制系统 (15)4.3速度控制系统 (17)4.4翻车机监控系统 (18)4.5喷水除尘系统 (20)5 铁路翻车机系统硬件设计 (20)5.1硬件整体设计思路 (21)5.2铁路翻车机系统硬件选择 (21)5.3硬件电路设计 (23)6 铁路翻车机系统软件设计 (34)6.1翻车机系统工作流程 (34)6.2翻车机梯形图设计 (39)7 系统仿真与验证 (40)7.1系统程序仿真 (40)7.2组态仿真 (46)结论 (52)致谢 (53)参考文献 (54)附录A 梯形图程序 (56)附录B 组态的运行策略 (59)1 绪论当今中国现代化水平不断增高，各行各业都在朝着伟大的中国梦而不断努力，在生产行业，随着科技的发展和各种现代化设备的运用，人民日益增长的对于提高生活水平的需要，各种生产生活的物资消耗量以及需求量也在不断提高，可以看出在生产的过程中，最为关键的环节就是如何提高大量物资的运输效率。
基于PLC的铁路装车自动化控制系统研究
基于PLC的铁路装车自动化控制系统研究作者：王丹丹，焦林影来源：《科学与财富》2014年第10期摘要：随着我国的科学技术不断的发展，在自动化的控制系统方面已经取得了优异的成绩，这一领域的研究也得到了人们的关注，自动化控制系统通常是分为控制端以及执行端两个重要的部分，它们均是通过自动化控制系统中的计算机来进行实现的，在控制端和其它的外界端在执行互动连接就能够通过光通信来进行实现。
本文主要是对基于PLC的铁路装车自动化控制系统的相关问题进行研究，希望通过此次研究能够对实际起到一定的指导作用。
关键词：PLC；铁路装车；自动化控制系统0.引言在当前我国的煤矿产业迅速发展的过程中，铁路装载系统的作用已经愈来愈重要，但从实际情况来看，在装载系统方面多数还是采取的人控操作，有的是半自动化的控制方式，这一方式对装载量不能够准确的计算，比较容易造成亏载以及超载的情况，这些问题在很大程度上都会和运载的成本有着直接的关系，而基于PLC的铁路装车自动化控制系统能够有效的解决这一问题。
1.关于PLC自动化控制系统的配置原则和设计分析1.1PLC自动化控制系统的配置原则在PLC的自动化控制系统的配置过程中要能够遵循一些相关的原则，要能够从粗到细，在具体的原则方面主要就是要能够借助类比的方法来确定所选择产品和对应的机型，而在对产品选择的过程中要能够遵照着可发展以及可继承的原则[1]。
在对模块数进行计算时要能够按照完整性这一原则对备份的相关设置进行充分考虑，并对系统的可靠性加以确定。
对于PLC 自动化控制系统要有着经费支持，所以要能够遵照着经济可行性进行选择配置的方案，如果有需要还要能够对实物性测试实验进行选择。
1.2PLC自动化装车控制系统的设计在对铁路装车自动化控制系统设计指标方面有装车的能力以及装车的精确度和装车的速度，这几个重要的指标要能够进行充分的重视。
在这一自动化系统的硬件组成方面，装车的控制系统最为核心的就是PLC，在配置上主要有CPU以及通讯模块和基板等等，在上位机所选用的是工业控制计算机，人机界面是用的组态软件开发，通过以太网交换机以及系统原有铁路车号自动识别系统在并行口下进行连接打印机。
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一种基于PLC的铁路计轴系统的设计与应用
摘要：文章以可编程控制器(PLC)数据采集和通讯的研究为理论基础,提出了一种可以应用于铁路现场的计轴系统。
通过对相关理论和技术的分析、应用,设计出了程序方案,开发了通信程序。
在现场应用的情况表明,这种计轴系统完全满足了现场需求，具有良好的经济效益。
关键词：PLC 计轴轨道电路主站从站
计轴系统是一种重要的铁路设备，世界各大铁路公司都有相应的计轴产品。
计轴系统集传感器，通信传输，故障-安全计算机等技术为一身，可谓麻雀虽小五脏俱全。
可以展望如果列控系统发展到C4，机车信号不再从轨道接收信息，轨道电路则可以被计轴完全取代来实现列车占用检查。
所以，计轴产品的应用前景很广阔。
但是现在的大多数厂家的计轴产品对于一些地方铁路企业来说比较昂贵。
为了推广计轴产品的应用，本文设计出一套成本较为低廉的计轴系统。
实践表明，完全符合要求。
1 PLC的优点
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。
PLC是高新科技发展的产物，对工业的发展起着重大的推动作用，让工业的发展进程更快速稳步便捷。
随着技术的发展，
这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。
PLC已经应用到了各种各样的控制现场，PLC具有如下优点。
1.1 PLC采集性能好
PLC的采集频率一般在2KHZ左右，如果采用更快的采集频率，可以达到20KHZ。
可以看出，采集频率符合计轴信号采集的条件。
1.2 PLC控制反应快
PLC的数据采集和控制输出的反应时间加起来在0.1ms之内，PLC的计算时间一般在10ms之内，所以整个控制过程的时间在10ms 左右，完全可以满足实时性，实现快速的控制。
1.3 PLC通讯快
PLC可以和光纤通讯相结合，从而使得信息可以快速传递。
1.4 PLC安全性能高
可编程控制器（Programmable Controller）为了工业控制应用而设计制造的控制器，其安全性和可靠性都达到了工业级的水平。
结合PLC的快速采集性能、快速控制输出、较快的传输性能和很高的安全性，我们完全可以将之应用到计轴控制系统中。
2 系统设计方案
系统的总体方案如图1。
从图1可知，系统分为三层，分别是人机会话层、传输层和采集层。
2.1 系统最高层功能描述
系统的最上层是人际会话层，它获得下面各个计轴点的信息，进行区段占用空闲判断；并且同时提供一个人机交互的界面，可以清晰的看到现场的实际情况。
Firtide controller服务器，用于管理全线mesh子网和机车移动mesh节点。
工控机和打印机等设备放在各个车站，作为各个车站的硬件设备。
2.2 系统传输层功能描述
系统的传输层负责将最底层PLC采集到信息传送给人际会话层，并且将人机会话层的命令传递到采集层。
人机会话层的命令有复位，清零等。
2.3 系统采集层功能描述
系统的最下层是采集设备，主要用于采集现场传感器的信息。
3 系统各层设计与实现
3.1 系统人机会话层的设计与实现
3.1.1 系统人机会话层的设计
系统人际会话层主要负责系统信息汇总和计算，同时也要保证系统的故障-安全性。
3.1.2 系统人机会话层的硬件实现
系统人机会话层的硬件包括一个工控机和两个作为MODBUS主站的PLC。
工控机提供人机交互的平台；两个PLC进行双机热备，以保证安全；同时两个PLC上的输出节点可以控制继电器的吸起和落下。
联锁系统采集继电器的吸起和落下状态，从而判断区段的占用和空闲。
3.1.3 系统人机会话层的软件实现
系统人际会话层的软件包括三部分，分别是倒切模块，系统核心处理模块，人机会话层模块。
系统核心处理模块下装在两个作为MODBUS主站的PLC中，主要用于实现站场整个计轴轴数的收集和区段空闲占用的判断。
人机会话层模块在工控机中运行，主要是提供一个人机进行交互
的界面。
从界面上可以看到现场的实时状态，同时操作人员也可以进行复位和清零等操作。
倒切模块在工控机中运行，主要是为了保证系统的安全。
如果两个双机热备的PLC出现问题，立即倒切到另外一个上面，并且发出语音报警提示。
3.2 系统传输层的设计与实现
3.2.1 系统传输层的设计
系统传输层主要是为了收集下面采集的所有信息并将之传递到人机会话层。
3.2.2 系统传输层的硬件实现
系统传输层采用了多个PLC，这些PLC采用MODBUS协议，设置为MODBUS主站。
3.2.3 系统传输层的软件实现
传输层的PLC设置为主站后，即可通过MODBUS协议来收集下面各个对应从站的信息。
程序流程图框架如图2。
3.3 系统采集层的设计与实现
3.3.1 系统采集层的设计
系统采集层主要用于采集现场传感器的信息。
本层包括多个PLC，本层PLC也采用MODBUS协议，且本层中的PLC作为从站。
3.3.2 系统采集层的实现
系统采集层的PLC采用20KHZ的采集速度，同时程序里使用高速计数器，可以对250km/h的的速度进行信号采集，完全可以满足现场的需要。
本层作为MODBUS协议中的从站，可以通过MODBUS 协议将采集到的信息发送到传输层。
4 系统运行情况
经过了长时间的运行，系统运行稳定，基本上满足了现场的需求，在个别现场中完全可以替代轨道电路，提高了企业的经济效益和生产效率。
参考文献
[1] 丁莉君．PLC通信技术在行车装置中的应用[J]．组合机床与自动化加工技术，2009，12（5）：14-15.。