工矿内燃机车PLC控制的电气线路改造

1、工矿内燃机车PLC控制的电气线路改造摘要:文章介绍了采用日本三菱PLC改造机车电气控制系统的情况，将PLC用于机车电气系统的控制中，不仅可以极大地简化电气线路而且能显著提高电气系统运行的可靠性和检修方便性，同时减少机车故障率。关键词:GK1C型机车控制功能控制原理我厂近年引进的5台GK1C内燃机车，使用MIC-2000型微机电气控制系统，先后出现了烧版、黑屏等性能不稳定的故障，造成机车无法正常使用。现决定使用日本三菱PC机进行改造。1使用PLC可以实现机车的控制功能系统接受司机控制器、各种开关量信号和柴油机转速信号、传动箱转速信号等接近开关的测速信号以及各水温传感器信号等模拟量信号。根据这些信

2、号，完成以下控制功能：（1）完成逻辑控制功能，实现机车的柴油机起动、柴油机停机、机车前进、机车后退、风泵控制、机车加载、机车卸载等控制功能；（2）辅助发电控制功能；（3）根据机车速度以及柴油机转速信号实现液力传动箱的自动换挡功能；（4）实现柴油机的无级调速功能。2GK1C型机车控制用PLC的选型GK1C型机车的控制信号以开关量为主，水温、油压、风压等模拟量，通过利用各种继电器转换为开关量，将已有的开关、测量及保护电器的触头接在各输入点与COM点之间即可。共需输入接点不超过40个。GK1C型机车的辅助电路、励磁电器、主电路在PLC控制设计时，无需改动。在控制电路中，需纳入PLC输出控制的接触器、

3、电控阀、继电器等线圈共需36个接点。根据以上分析的数据，选用日本三菱公司生产的FX2N-80MR-D型PLC作为GK1C型机车控制用机型。该型PLC输入点为40输出点为40个，可以满足GK1C型机车所需输入、输出点的控制要求。CK1C型内燃机车电气控制系统是通过设置在操纵台、开关板、电气柜以及各电气箱中的开关、电器及控制器，对机车的起动、调速、制动、照明、显示等进行电气控制。CK1C型内燃机车的电气原理图包括输入电路、输出电路、主电路、照明电路、行车安全电路等部分，用以表示机车全部电器和各电器件之间的相互作用和相互联系。其中控制电路的核心是PLC控制系统，简称PC机。其逻辑关系见以（表1）（C

4、K1C型内燃机车逻辑关系表）。3GK1C型机车电气控制部分工作原理3.1柴油机起动在机车各部分检查完毕后，按下I端操纵台上的柴油机起动按扭1SB,接通PC机控制装置的输人点（X23），3秒后，此信号被微机确认。PC机（Y26）输出，推动润滑油泵接触器KML动作。电气回路中KML辅助触头断开，使电压调整器AVR与起动发电机MG的并励磁绕组断开；回路中的KML主触头闭合，电路14111FS153KML1553MR100接通，润滑油泵电机3M运转，向柴油机主油道泵油，以润滑柴油机各有关部分。KML动作40秒后，PC机（Y27）输出，推动柴油机启动接触器KMS动作。电气回路中KMS常闭触头断开，切断电

5、压调整器AVR与电源的联系，同时（Y42）输出，调速器上的电磁联锁线圈EML得电动作，以保证调速器的正常工作。电气回路中KMS触头闭合，电路101KMS105C1C2H1MGH2100接通，起动发电机MG作为串励电动机立即驱动柴油机运转。在5秒内柴油机应点火。20秒后（Y27）输出停止KMS断电，电气回路KMS常闭触头闭合，主触头断开，起动发电机MG断电，停止起动电动机工况。此时（Y43）有输出，通过电阻13R使电磁联锁线圈EML继续有电，同时（Y26）输出停止，润滑油泵接触器KML断电，电气回路中KML辅助触头闭合，回路中KML主触头断开，润滑油泵电机3M停止运转，起动完毕。若连续经过两次起

6、动，柴油机都不点火，则必须查明原因，消除故障后才能进行第三次起动。每次起动应间隔23min，连续起动不得超过3次，以免造成蓄电池亏损。每一次起机或长时间停机后，需要事先对柴油机进行起机前的预润滑。断开燃油泵开关3S,闭合润滑油泵开关2S,则PC机（Y26）输出，润滑油泵接触器KML动作，起动润滑油泵工作，对柴油机各运动部件进行润滑。起动电路梯形图如（图1图2）。3.2发电柴油机起动后，闭合辅助发电开关5S,接通PC机输入点（X26），PC机（Y32）输出，推动辅助发电接触器KMG动作，使电气回路中KMG主触头闭合，电路14113FS109KMS1332R121KML123B1B2106KML1

7、02AVF119KMG100接通，把电压调整器AVR与起动发电机MG的并励绕组接入电路，起动发电机转入发电工况。在建压过程中发电机的励磁电流由蓄电池提供，发电机处于他励发电状态；当发电机电压超过蓄电池电压后，励磁电流转由发电机自身提供，发电机由他励状态转为并励状态。在电压调整器AVR的调节下，电压最终稳定在110V翌V。发电机的供电电路如下：负线为：MH2100这样就将发电机的110VV的电压向蓄电池充电，并向全车供电。3.3空气压缩机组（风泵机组）的控制机车设有一台NPT5型空气压缩机（即风泵），由一台ZD316型直流电动机驱动，电机功率为22kW。为减小空气压缩机组起动的冲击电流，在空气压

8、缩机排气管上装有无负荷起动电磁阀20YV。当空气压缩机组起动时，13YV有电，空气压缩机排气管通大气，起动阻力减小。3秒后，20YV断电，空气压缩机排气管与大气的通路关闭。当起动发电机正常发电、总风缸风压低于750kPa、压力开关2kPa闭合时，合上风泵开关9S,PC机丫37、Y41输出，Y37放大后推动风泵一级起动接触器1KMC动作，Y41放大后推动无负荷起动电磁阀20YV动作。电气回路中，1KMC主触头闭合，电路1132FU1391KMO1431RSP145H11MRC2C1-100接通，风泵电机1M进入无负荷起动工况。3秒后，Y41断开，Y40输出，放大后推动风泵全压起动接触器2KMC动

9、作，将回路中的电路1132FU1391KM（2KM（H11MC2C1100接通，风泵电机1M进入二级全压起动工况。电机1M转速升至额定值，向总风缸泵风。当总风缸风压达到900kPa时，2kPa断开，EXP（3X-28）停止输出，1KMC失电，风泵停止工作。在风泵机组工作时，EXP（4X-5）输出，使空气干燥器（ACC）投入工作，以净化和干燥泵人总风缸的压缩空气。当空压机因总风缸达到规定压力（900kPa）,停止泵风时，Y37输出，使排污电磁阀15YV得电开启，将空气干燥器滤清筒和干燥筒内的压缩空气连同油、水和尘埃排入大气。当总风缸因风源消耗使压力降至750kPa时，空压机重新启动运转，空气干燥

10、器ACC投入工作，同时切断15YV电源。当总风缸压力再达到900kPa时，又重复上述作用过程。为了使总风缸风压始终保持在750900kPa的范围内，空气压缩机组将时而工作，时而停止。当压力开关2kPa故障时，可按下风泵手动按钮2SB1（X34）,控制空气压缩机组工作。松开按钮2SB1，则风泵机组停止工作。3.4机车换向机车换向时，将司机手轮控制器ADD的手轮置于前进方向（X5）（或后退方向（X6）,PC机Y0或Y4输出，使前向电空阀1YV（或后向电空阀5YV）得电动作，通过传动装置的控制系统，使传动箱前向（或后向）变扭器充油，也即机车前向（或后向）运行。机车的换向采用液力换向，因此在低速时可以

11、不停车换向（即机车处于液力制动工况）。但是，在一般情况下应将司机控制器ADS置于“0位,使机车速度降低到一定程度时才进行换向。在特殊情况下，可能出现司机控制器ADS处于高手把位（高于8位，对应柴油机转速470r/min）时进行换向的工况，为保护传动系统在高手把位换向时安全可靠地工作，特设置了保护装置。换向时，即将手轮控制器ADD的手轮由前进（或后退）转向后退（或前进）时，由于制动阀至充量调节阀的油路被切，设置在该油路上的油压继电器1KPT释压至低于250kPa而断开（X43）,这一状态被微机检测到，微机将控制调速器上的步进电机，使柴油机转速降低至470r/min（对应手轮式司控器手轮8位）或低于470r/min（对应手轮式司控器手轮8位以下）运转。当换向完毕后，制动阀至充量调节阀的油路又被接通，油压升至250kPa寸，压力继电器1KPT闭合，微机又控制柴油机恢复到换向前的工作转速，机车处于正常牵引工况运行，这样便起到了限制液力制动力、保护传动系统的作用。3.5其他控制其他控制电路不予详述。4结语GK1c型0127、197号机车电气系统PLC改造分别用时30天，经过一年多的使用证明，整个电气系统工作可靠、维修方便，检修人员维