西门子6GK7243-1GX00-0XE0诚信交易

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1. 前言
在2000年以前，在我部运用的内燃机车中仍有3台机车沿用继电器联锁的控制方式。这种方式，布线复杂，性差，故障查找困难，维修不便。部分触点因长期在大电流通过的情况下动作，造成惯性灼伤，频繁烧损。特别是机车风泵的控制电路中采用串电阻三级起动，易造成电阻箱烧损和起动电流大的故障。由于各种机车电气故障居高不下，直接影响到机车的利用率。同时，复杂的机车逻辑电路也给增设保护装置带来不便。
近年来，PLC应用技术发展，在工业控制的众多领域都得到广泛的应用；特别是在机车电气控制系统中大量运用。为此我们与四方机车车辆厂合作，采用PLC对现有的GK1F机车进行改造，了良好的效果。此举措不仅可以大大地简化线路，而且在电气系统运行性有了显著提高。同时还改变了风泵电机的起动方式，降低了故障率也使维修人员维修方便，提高了工作效率。
2. GK1F型机车PLC电气控制系统设计
2.1电气系统的改造设计思路
根据我部原有电气系统为PLC控制的GK1F机车（1021—1024）和GK2B机车（1001、1002），以及资阳机车车辆厂改造的PLC控制的GK1F机车（1006—1007）；根据各种情况综合对比我们选择与青岛四方机车车辆厂联合对我部剩余的三台机车进行改造。其电气系统的设计思想与GK1F机车和GK2B机车的电气系统相近；且各配件与这两种机车的配件基本相同，便于维修和互换。在具体设计思想上维持原继电器、接触器控制系统的逻辑顺序和控制原理。
2.2 PLC的I/O点数选定
在控制电路中，输入PLC的控制信号为32点，包括司机指令信号（如司机控制器、各琴键开关、按钮开关等元件的触点信号）和机车状态信号（如温度继电器、压力继电器、柴油机转速信号和机车速度信号等）。PLC输出的控制信号点数为32点，包括动作执行元件（各接触器线圈、电空阀及去电子调速箱的控制信号）。
2.3硬件组成
2.3.1 PLC系统
这是整个系统的部分，采用的是日本三菱公司的FX2—80MR—D型PLC。该机型为整体式PLC机，结构紧凑、体积小、重量轻，具有很强的抗干扰能力和负载能力。而且FX2系列PLC机是三菱公司90年代初推出的产品，它的大的特点是在小型机上实现大型机的功能，可与计算机自由联接。（性能参数见表1）该机型有40个输入点和40个输出点。不带扩展模块，满足系统的要求。机车速度和柴油机转速传感器采用了目前铁路机车通用的数字式测速传感器。
表1 FX2系列PLC机功能技术指标表
项目性能指标
操作控制方式反复扫描程序
I/O刷新方式批处理方式
操作处理时间基本指令：0.74μs/步
编程语言继电器符号语言（梯形图）+步进指令
指令数基本指令20条；步进指令2条；应用指令85条
输入继电器24V DC，7mA，光电隔离
输出继电器30V DC，2A（电阻负载）
定时器时钟脉冲：1ms、10ms、100ms
辅助（中间）继电器通用辅助继电器、锁存型辅助继电器、特殊辅助继电器


2.3.2输出驱动部分
因为输出部分控制的负载多为感性负载，为此选用固态继电器进行功率放大。但在电路中未加设二管保护和过压吸收电路；仅在发电机回路中加装了过压吸收保护电路。
2.3.3电源部分
系统需要用DC24V供电，而机车电源为DC110V。因此需要一个将DC110V转换为DC24V的开关电源。在改造过程中选用了由四方机车车辆厂设计制造的开关电源。该电源有较宽的输入范围（DC30V—DC135V），既能满足柴油机起动时蓄电池压降大的需要，又不至于电压失调时的过压冲击。
2.4 PLC控制系统的程序设计
该控制系统的程序设计由四方机车车辆厂设计院设计，程序大多根据原机车电气原理图的控制方式编写。在程序设计时取消了原电路中所有的中间继电器、时间继电器和大部分中间起联锁作用的接触器的辅助触点；同时还取消了原有的电气换档装置和机车速保护装置。这些装置的功能由程序控制来实现，使电路得到了简化且功能进一步增强。此外还增加了柴油机工作计时表，准确的记录了柴油机的工作时间；为检修人员确定柴油机的修程提供了参考依据。下面仅对系统改造中程序设计的几个关键环节进行阐述。
2.4.1柴油机无级调速控制
柴油机调速系统在此前已经进行了改造，由原来的电空阀——操作风缸控制改为步进电机无级调速。所以在这次改造中对于柴油机调速系统仍沿袭以往的程序设计；使PLC输出4个信号（调速1至调速4）；这4个调速信号经放大后作为信号向电子调速控制箱提供输入信号。
2.4.2电气换档改造
电气换档系统设计了两种换档方法；一种为柴油机3把位以上换Ⅱ档，无须采集柴油机转速信号。另一种为分别采集机车速度信号和柴油机转速信号，对两信号进行比较；当达到设定值时机车换档。其具体换档点速度见表2。
表2 机车换档点速度表（50km/h限速）

司机控制器
档位机车速度（km/h）大于换档情况机车速度（km/h）小于换档情况
315.16Ⅰ档换Ⅱ档14.04Ⅱ档换Ⅰ档
416.29Ⅰ档换Ⅱ档15.08Ⅱ档换Ⅰ档
517.42Ⅰ档换Ⅱ档16.13Ⅱ档换Ⅰ档
618.54Ⅰ档换Ⅱ档17.17Ⅱ档换Ⅰ档
719.67Ⅰ档换Ⅱ档18.21Ⅱ档换Ⅰ档
820.80Ⅰ档换Ⅱ档19.26Ⅱ档换Ⅰ档
921.91Ⅰ档换Ⅱ档20.29Ⅱ档换Ⅰ档
1023.05Ⅰ档换Ⅱ档21.34Ⅱ档换Ⅰ档
1124.18Ⅰ档换Ⅱ档22.39Ⅱ档换Ⅰ档
1225.29Ⅰ档换Ⅱ档23.42Ⅱ档换Ⅰ档
1326.42Ⅰ档换Ⅱ档24.27Ⅱ档换Ⅰ档
1427.56Ⅰ档换Ⅱ档25.52Ⅱ档换Ⅰ档
1528.67Ⅰ档换Ⅱ档26.55Ⅱ档换Ⅰ档
1629.80Ⅰ档换Ⅱ档27.59Ⅱ档换Ⅰ档

2.4.3风泵起动电路
风泵起动电路取消了原有的串电阻起动方式，改为降压起动方式。当输入信号满足风泵打风时，在发电机降压3秒钟后输出风泵起动信号风泵起动。并设计程序防止两风泵同时起动；以减少对主电路和发电机的冲击。
3.其它外部电路设计
在外部电路改造中大量的利用了原有的电路，尽量节约及减少工作强度。下面对以下几个主要电路的改造进行分析。
3.1发电机——电压调整器电路的改造
本次改造对发电机——电压调整器电路进行了较大的改造，其中电压调整器采用四方机车车辆厂设计制造的电压调整器，具有降压功能，可以与TPZ9型电压调整器互换使用。电压调整器的降压信号由PLC提供；在外部电路加设了三个大功率二管用于过压吸收从而发电机发电初始和发电结束时产生的过电压对其它电路的影响。
3.2电气换档电路改造
电气换档系统经过改造后取消了原有的电气换档装置并对机车速度信号传感器和柴油机转速传感器进行了改造；这两种传感器均采用目前铁路上通用的数字传感器。柴油机转速传感器采用电磁式转速传感器，其安装位置位于液传箱弹性联轴节后部；机车速度传感器采用上海德意达生产的速度传感器；其安装位置在机车二动轮右侧的轴箱端盖上。
4.结束语
采用了PLC改造GK1F机车电气控制系统，改变了机车传统的电气控制方式。PLC的输入、输出部分和固态继电器均有发光二管显示，方便了检修查找电气故障，提高了检修效率，进而提高了机车利用率。自改造至今电气故障大大减小，设备利用率提高经济效益显著。
但在我们也应当看到，我们对PLC的应用还是比较初级的。在状态检测和状态记录、无级调速的步进控制（直接采用PLC控制，取消原来的电子调速控制箱），以及人机界面的适时显示均是空白。随着技术的提高，我们不应当满足现有的改造，应当在上述方面进行进一步的提高，从而创造大的经济。

误动作和误数据，使操作人员判断错误，从而误操作。而PLC具备良好的抗干扰性和通用性，从而解决了这一问题。
1 木工带锯机的工作原理
用来锯切原木或成材的木工机床分为木工带锯机﹑木工圆锯机和木工框锯机等。所谓木工带锯机是环状带锯条张紧在两个锯轮上，环状带锯条由电动机通过锯轮带动，作连续切削运动。木料的进给可以采用手动，也可以采用跑车或滚筒进行自动进给。按照用途分类，带锯机可以分为锯切原木的跑车带锯机和剖分板材或方材的再剖带锯机。
本项目所使用的带锯机为跑车带锯机。所谓跑车，是指夹持原木向带锯条作进给运动的送材车。PLC需要完成的动作是对跑车进行定位控制。跑车的动力设备是装配在底盘上的电动机，经过齿轮传动，带动跑车的主轴进行往复运动。跑车前进为工作行程，跑车后退为返回行程。其工作过程是，跑车工作台以一定的速度运行一段距离，当系统再次收到前进指令时，又以同样的速度运行同样的距离，并且此距离可以被修改。当系统收到后退指令时，进行返回行程，直到此指令被取消。电动机的正转和反转控制跑车工作台的前进和后退。通过PLC控制系统实现对电动机方向的控制。
2 PLC选型与I/O点分配
为了保证系统的控制精度，跑车带锯机控制系统采用闭环控制。根据旋转编码器反馈回来的脉冲信号计算跑车工作台的实际距离。当跑车工作台到达设定距离后，PLC输出制动信号，停止跑车的运行，实现跑车的定位。PLC控制系统需要配置1路高速脉冲信号输入。跑车工作台还需要1个位置来进行进尺和余尺的计算，可以利用安装在跑车支架上的接近开关确定跑车经过的位置，因此系统还需要配置1个接近开关输入点。后，系统还需要配置启动、停止、进车、退车、点动等按钮。因此，系统的开关量输入点为8个。系统的开关量输出点只有制动接触器和后退继电器等2个点，分别控制跑车的停止和跑车运动的方向。PLC控制系统的I/O点分配如表1所示。
综上所述，根据输入和输出的要求，我们选用和利时公司具有自主知识产权的HOLLiAS-LECG3小型一体化PLC。考虑到此系统需要一定的备用I/O点，CPU模块选择带有24点开关量的LM3107，其中开关量输入14点，开关量输出10点。CPU模块LM3107自带3路立的高速脉冲输入，其继电器输出的电流容量大为2A，可以直接控制制动接触器，不需要中间继电器。这些配置能够满足系统的要求。
3 PLC控制系统软件设计
跑车工作台运行的启动、停止开关SB1、SB2分别接到PLC的输入端口%IX0.1和%IX0.2。当启动开关SB1接通时，跑车工作台启动运行。当停止开关SB2闭合时，跑车工作台停止运行。
旋转编码器产生的脉冲信号接到内部计数器HD_CTUD_T4的输入端口%IX0.4和%IX0.5。利用PLC计数器HD_CTUD_T4的脉冲计数功能，控制系统可以定位跑车工作台当前的运行距离，将当前距离与设定距离进行比较，从而控制工作台的进给位置。PLC的输出端口%QX0.0接制动接触器，用来控制跑车工作台运行和停止。当%QX0.0=0时，电动机正转，带动工作台前进。当%QX0.0=1时，电动机反转，带动工作台后退。
根据跑车工作台运行过程的要求，PLC根据HD_CTUD_T4的当前脉冲值和触摸屏的设定值进行比较。如果当前值小于设定值，跑车工作台继续运行。如果当前值大于设定值，系统立即输出制动信号，然后等待下一次前进信号的输入。当系统需要锯路补偿时，程序会根据用户选择的补偿量进行锯路补偿。
4 结论
以PLC为控制的木工带锯机，实现了位置闭环控制。利用PLC的高速计数功能，实现了对跑车工作台运行的定位控制。PLC控制系统的抗干扰能力强，提高了木工带锯机的加工精度。因此，PLC控制系统可以广泛应用于家具﹑门窗和木模等制造行业

1.面板上POWER灯不亮?

主机、I/O扩充机座、I/O扩充模块、特殊模块之正面均有一个"POWER"之LED指示灯，当主机通上电源时，LED之灯亮。若主机通上电源后，此指示灯不亮，此时，请将"24＋"端子之配线拔出，若指示灯正常亮起，表示FX2之DC负载过大，此种情况下，请不要使用FX2"24＋"端子之DC电源，请另行准备DC24V电源供应器。

若将"24＋"端子之配线拔出后，指示灯仍然不亮，有可能PLC内部保险丝己经烧断，此时请您与我们各地营业所联络，我们将尽快为您处理。

2.POWER灯呈闪烁状态?

若POWER灯呈闪烁状态，很有可能是"24＋"端子与"COM"端子短路，请将"24＋"端子之配线拔出，若是指示灯回复正常，那请检查您的线路。若指示灯依然闪烁，那很可能PLC内的POWER板己经故障，请您将该部PLC送回我们各地营业所，我们将尽快为您处理。

3."BATT‧V"LED灯亮

当这个红色LED灯亮时，表PLC内的锂电池寿命己经快结束了(约剩一个月)，此时请尽快换新的锂电池，以免PLC内的程序(当使用RAM时)自动消失。

若换新的锂电池之后，此LED灯仍然亮着，那很可能此部PLC的CPU板己经故障，请您将该部PLC送回我们各地营业所，我们会尽快为您处理。

4."PROG‧E"LED灯闪烁

一般来说，当此红色LED灯闪时，大部份是程序回路不合理的情况较多，另一原因亦有可能是参数设定出错，或者是外来之噪声干扰导致程序内容产生变化。若您是使用掌上型书写器(FX-20P-E)建议您检查D8004，再依D8004的内容检查D8060～D8069，从D8060～D8069中可得到一个数据，此为侦错号码。欲知侦错号码内容，请参阅"三菱可程序控制器编程手册！

5."CPU‧E"LED灯亮

当"CPU‧E"LED灯亮时，有可能是以下几种原因所造成：

1.PLC内部有导电性的粉尘侵入

2.PLC的扫瞄时过100ms以上(检查D8012即可知道长执行时间)

3.通电中，将RAM/EPROM/EEPROM记忆卡匣拔下。

4.PLC附近有噪声干扰

若排除上述的问题，而"CPU‧E"LED灯仍然亮着的话，此部PLC可能真的故障了，建议您将它送回来给我们，让我们来帮您找出它的病因。

热门话题

1.我的PLC被人设定了密码，怎么办?

若您拥有原始程序，您只要将PLC内存全部即可。

方法如下：
a.若您使用掌上型程序书写器

当书写器与PLC连接后选择ONLINE模态，按GO键，屏幕会要求您打入密码，此时请您按SP键8次，再按GO键3次，如此一来，您的PLC就回复到出厂时的状态，您只要再将原始程序打入PLC即可。

b.若您使用FXN，DOS版V2.0以上版本软件

于MODE窗口中按7，5，3，再于出现的画面中选项，以上、下键选择"MEMORYALLbbbbb"再按"Enter"键，如此，PLC内部存储器将全部被。使用者再将原始程序写入PLC内即可。

c.若您使用FXNbbbbbbs版V1.0以上版本软件

将原始程序颢示于屏幕上，将PLC置于STOP状态，再于画面上功能选择列中选PLC，再选PLCmemorybbbbb…，跳出新画面后，将三项选项全部圈选，再按"Enter"键，画面将出现"确定"及"取消"两选择让您做决定，此时，该做决定的您，"确定"，按"Enter"键吧!该画面若消失了，亦表示该PLC已回复到出厂时状态，您可以重新写入程序了

一、控制系统性降低的主要原因

虽然工业控制机和可编程技术'>控制器本身都具有很高的性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：1、造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，连接处松脱等），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错。2、机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC 扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制。3、现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。影响执行机构出错的主要原因有：

1、控制负载的接触不能动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。
2、控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作。
3、各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统性。要提高整个控制系统的性，提高输入信号的性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽除故障，让系统、、正确地工作。