基于PLC的轻轨列车清洗机控制系统

第２９卷

第１２期

２００７－１２

【５３】

基于ＰＬＣ的轻轨列车清洗机控制系统

陈 芳，任光胜，刘玉岩

（重庆大学 机械工程学院，重庆 ４０００４４）

摘

要：采用ＰＬＣ技术构成列车清洗机电气控制系统，文中阐述了清洗流程以及系统的主要功能、设

计了控制系统总体方案、控制系统的可靠性和安全性设计，并编写出实现该控制系统的程序。

关键词：ＰＬＣ控制技术；自动清洗机；自动控制

中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ｂ

文章编号：１００９－０１３４（２００７）１２－００５３－０３

The light-rail washing machine control system composed by PLC

ＣＨＥＮ　Ｆａｎｇ，　ＲＥＮ　Ｇｕａｎｇ－ｓｈｅｎｇ，　ＬＩＵ　Ｙｕ－ｙａｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００４４，　Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Electric control system compo sed by P LC has b een presented an d This article d escribes the

sequen ce o f washin g , mai n fu ncti on o f washi ng machi ne ,controll ing sch eme of w ashi ng system, the dependabili ty and security design of con trol system and programme of control sy st em.

Key words: PL C control techn olo gy; au tomati c washi ng machin e; automatic co ntr ol

收稿日期：２００７－０７－０１

作者简介：陈芳，重庆大学机械工程学院

０ 前言

轻轨作为重要的一种交通工具，其车厢外表面

的整洁体现着一个城市的面貌。因此，轻轨车辆的清洗就变得十分重要。而列车自动清洗机是应用于对轻轨列车外表面的灰尘、油污及其它污渍的清洗，通过水、清洗剂及清洗刷作用于列车的两侧、前后两端，从而达到清洁的目的。该设备是为解决车辆维护、保养的需要而开发的，可节省大量人力、物力，尤其是能够避免由人工刷洗造成的车体漆膜的损坏及水资源的浪费。

可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）　是一种数字式运算操作的电子系统，从继电器控制逻辑发展而来，目前已广泛应用于石油、化工、电力、冶金及交通运输等各行业。ＰＬＣ　与电动机和机械机构相结合，可以完成程序控制的规定动作和控制，在恶劣环境或人体无法接触的场合下能代替人工自动实现多种功能。列车自动清洗机的控制系统就是采用ＰＬＣ来实现控制的，控制清洗机在洗车区段自动刷洗轻轨列车的车身外部，极大地提高了列车的清洗效率。

１ 列车清洗流程及系统主要功能

１．１ 列车清洗工艺流程

列车清洗工艺流程为列车慢速驶入，依次进行

预湿→喷洗涤剂→干擦→回收水刷洗→清水刷洗→清水冲洗　。干擦后，同时进行干擦门柱自身除污，然后驶入端洗、补洗工位进行前后端人工补洗或侧面人工补洗。整个清洗过程把自动清洗和人工清洗结合起来，先自动清洗，再进行人工端洗和补洗，保证清洗质量。其洗车原理如图

１。

图１ 清洗机工艺流程图

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１．２ 系统主要功能

该系统自动化程度较高，自动控制参数较多，洗刷流程也较复杂。主要功能如下：

①具有自动清洗和手动清洗的功能。②具有控制室设备调试功能。

③根据机械系统的工艺要求完成相应的控制动作。

④系统安全性和可靠性高。

⑤时刻监控清洗工况，一旦出现异常情况，可以准确定位故障点。

⑥具有紧急停机和复位的功能。

⑦完善的报警和故障处理系统。

⑧执行元件具有过电压、过电流保护的功能。⑨该系统具有自检的功能。

２ 控制系统设计

本文介绍的列车清洗机采用通过式刷洗，即清洗机固定，列车自行牵引，以３ｋｍ／ｈ左右的速度通过洗车区段，自动进行列车两侧的刷洗和冲洗。由于列车顶部装有空调和两端配有雨刷，故顶部采用冲洗和两端采用人工清洗的方式。列车通过清洗区时，系统检测到有信号，并把信号传给ＰＬＣ，ＰＬＣ则控制相应的执行器完成相应的动作。２．１ 控制系统方案设计

清洗机的控制系统由ＰＬＣ、控制面板、检测信号、电磁阀、指示灯和交流接触器组成。图２所示为清洗机的控制系统方案设计图。在本系统中，控制面板上的按钮、开关和检测信号输入到ＰＬＣ中，通过ＰＬＣ来控制各电机、电磁阀的启动、关闭以及

指示灯的显示和报警。

图２ 控制系统总统方案设计图

ＰＬＣ是控制系统的核心，主要完成对信号的采集以实现对清洗机的自动控制，经过对清洗机性能的分析，控制系统实际需要的点数为３４个输入点，２７

个输出点，考虑到今后扩展的需要，因此，可以选用三菱公司生产的ＦＸ２Ｎ－８０ＭＲ型号的ＰＬＣ。检测信号的发送采用光电开关的形式，即在洗车区段轨道梁的两边，设置一对光电开关，当列车通过时，光电开关接通，ＰＬＣ控制相应的执行器开始动作。２．２ 控制系统总体布局

整个系统的总体布局如图３所示。控制系统由４个控制屏和１个操纵台组成。其中控制屏分别是１个供电屏，２个强电屏，１个ＰＬＣ

屏。

图３ 控制系统总体布局

２．３ 外部控制原理图

整个清洗系统中，共有３套刷棍和２个端洗平台，加上泵电机整个系统共使用了１３个电动机，其电路图如图４所示。图中电机断路器用于电动机的隔离、短路保护、过载保护、缺相保护和直接控制，确保系统设备和操作人员的安全。在端洗平台中，交流接触器分别控制平台的进位和退位，在硬件上实现了互锁，保证了系统的可靠性。

３ 控制系统的安全性和可靠性设计

列车清洗机是在列车洗车区段中一个集机、电、液、光、气、水多项技术于一身的综合系统，系统的安全性和可靠性就成为首要问题，因此采用以下措施：

（１）　洗车场信号灯联锁

包括两部分：一是驶入信号灯，二是准停信号灯。系统送电时，洗车线驶入信号灯为允许驶入状态，此时，可手动切换信号灯状态为允许驶入或禁止驶入；一旦传感器检测到有列车进入洗车线，系统自动将信号灯置为禁止驶入状态，并封锁手动控制方式；当列车进入端面清洗位时，系统根据列车的位置控制准停信号灯，以便列车能够准确地停在