列车清洗机欧姆龙PLC控制程序优化设计

张清涛

(广州地铁集团有限公司,511430,广州∥助理工程师)



列车清洗机欧姆龙PLC控制程序优化设计

张清涛

(广州地铁集团有限公司,511430,广州∥助理工程师)

以欧姆龙PLCI(可编程逻辑控制器)程序指令的设计方法为基础,通过优化广州地铁三北线列车清洗机的控制程序,解决该列车清洗机无法自动清洗3号线“3改6”编组列车的难题。

地铁; 列车清洗机; 可编程逻辑控制器; “3改6”编组列车

Author′s address Guangzhou Metro Croup Co.,Ltd.,511430,Guangzhou,China

广州地铁3号线开通初期采用的是3节编组的B1型列车,后期由于载客量的增大,将3节编组列车改为6节编组进行运营,因此“3改6”编组B1型车的第一单元和第二单元之间存在约80 cm的间隙。但三北线的沃尔新列车清洗机原设计只对非改编的6节编组列车具有自动清洗功能,“3改6”编组B1型列车中间的间隙会导致洗车机自动停机,无法完成自动清洗,只能以手动方式对列车进行清洗。由于载客运营的需要,3号线“3改6”编组B1型列车需过线至三北线进行运营,为提高洗车效率,须对沃尔新列车清洗机进行PLC(可编程逻辑控制器)控制程序的优化,使其具备自动清洗“3改6”编组B1型列车的功能。

1 洗车分析

1.1 非改编列车洗车

沃尔新列车清洗机设置有4对喷淋管和7对刷组共11个洗车工位(不含端洗),其中5个工位位于端洗之前,6个工位位于端洗之后,同时还设置有4对光电开关,用于检测列车的所在位置。为节约能源,各个工位的启动和停止的时间根据列车的所在位置而不同[1],具体如下所述(以B2型列车为例)。

当车头触发洗车开始光电开关时,前5个清洗工位陆续启动;当车头触发后端洗光电开关,后6个清洗工位陆续启动。当车尾触发洗车开始光电开关,前5个清洗工位陆续停止;当车尾触发后端洗光电开关时,后6个清洗工位陆续停止。光电开关的电气原理如图1所示。图1中kP 3—kP 8为接线端子编号；I 7.02—I 7.07为输入点在控制系统中的编号；02—07为输入点在模块中的编号。

图1 洗车光电开关电气原理图

1.2 “3改6”编组B1型列车洗车

当“3改6”编组B1型列车第一单元和第二单元之间的间隙触发洗车开始光电开关时,前5个清洗工位的停止程序开始运行,相应的工位陆续停止,造成第二单元无法清洗;当间隙触发后端洗光电开关时,后6个清洗工位的停止程序被触发,相应的工位陆续停止,也造成第二单元无法清洗,如图2所示。

图2 “3改6”编组列车影响自动洗车示意图

2 优化前的洗车程序分析

2.1 前5个工位停止程序

当前端洗光电开关、后端洗光电开关和洗车结束光电开关被列车遮挡,洗车开始光电开关出现下降沿脉冲时,即从被列车遮挡变为无遮挡时,定时器TIM 0006(100 ms定时器)启动,缓存器的数值从设定值300开始每0.1 s减1,直至为0。当该数值减少至220时(即8 s后)第一个工位停止；当减少至170时(即13 s后)第二个工位停止；当减少至120时(即18 s后)第三个工位停止,并以此形式依次停止前5个工位。其控制程序如图3所示。

2.2 后6个工位停止程序

当后端洗光电开关不被列车遮挡、洗车结束光电开关被列车遮挡时,定时器TIM 0007(100 ms定时器)启动,缓存器的数值从设定值600开始每0.1 s减1,直至为0。当该数值减少至450时(即15 s后)第一个工位停止;当减少至300时(即30 s后)第二个工位停止;当减少至250时(即35 s后)第三个工位停止，并以此形式依次停止后6个工位。其控制程序如图4所示。

2.3 原工位停止程序分析

原工位停止程序运用了欧姆龙PLC控制器的TIM(定时器)指令,格式为TIMNSV,操作数N为定时器TC号,取值范围为十进制数000～127,操作数SV为定时器的设定值,由4位BCD码组成,可以是IR、SR、HR、AR、LR、DM、*DM、#,取值范围0000～9999。TIM定时器是最小单位为0.1 s的减1计数器,定时范围为0～999.9 s。当输入条件为ON时,TIM开始计时。计时操作为每0.1 s当前值PV减1,当PV值为0时,定时结束,TIM状态置ON。当输入条件为OFF或电源掉电时,TIM被复位,复位后状态置OFF,送SV为新的PV值[2]。

由于原工位停止程序中TIM定时器的输入条件与尾端入库的状态点W22.00的输入条件是一样的,具有自锁功能,故启动后输入条件一直处于有效状态。列车第二单元的车头触发洗车开始光电开关的信号无法使其复位,即无法停止计数,缓存器的数值必须减少为零才停止,故前原工位停止程序一旦满足条件,前5个工位和后6个工位随即依次按时间顺序停止。

因此出现前5个工位和后6个工位分别在间隙触发洗车开始光电开关和后端洗光电开关后陆续停止的现象,即列车清洗机无法识别“3改6”编组列车中间的缝隙。

图4 后6个工位停止程序示例

3 程序优化

3.1 工位停止程序优化

根据上述分析可知,洗车机无法自动清洗“3改6”编组列车的根本原因在于原工位停止程序中TIM定时器启动后的输入条件一直处于有效状态,导致洗车机无法识别“3改6”编组列车中间的缝隙。

由于使用尾端入库的状态点W22.00的程序较多,不方便修改W22.00的输入条件,因此解决该问题的最快捷简单的方法是使用一个新的定时器,使其启动后可以实现复位。

新的欧姆龙PLC控制器TTIM(累加定时器)指令格式为TTIMNSV RB。N为定时器TC号,取值范围为十进制数000～511；SV为定时器的设定值,由4位BCD码组成,可以是IR、AR、DM、EM、HR、LR,取值范围0000～9999；RB为定时器的复位位,由4位BCD码组成,可以是IR、SR、AM、HR、LR。TTIM定时器是最小单位为0.1 s的增1计数器,定时范围为0～999.9 s。当输入条件为ON时,TTIM开始计时，计时操作为每0.1 s当前值PV加1。当PV=SV时,定时结束,TTIM状态置ON,当复位条件为ON或输入条件为OFF或电源掉电时,TTIM被复位,复位后状态置OFF,送SV为新的PV值[3]。

将前5个工位停止程序和后6个工位停止程序中的TIM定时器全部更换为TTIM定时器,并对定时器的SV设定值和每个工位停止状态点前面比较器的设定值进行设定,使其满足原工位停止程序中各工位陆续停止的延迟时间。

将洗车开始光电开关的触发信号作为前5个工位停止程序中TTIM定时器的复位条件,将后端洗光电开关的触发信号作为后6个工位停止程序中TTIM定时器的复位条件，如图5、图6所示。

图5 前5个工位停止程序优化示例

图6 后6个工位停止程序优化示例

最后对优化后的列车清洗机控制程序进行编译,并导入到欧姆龙PLC控制器中,实现了列车清洗机自动清洗“3改6”编组列车的功能。

3.2 程序优化分析

将洗车开始光电开关的触发信号作为前5个工位停止程序中TTIM定时器的复位条件,则当“3改6”编组列车第一单元的车尾触发洗车开始光电开关后,TTIM定时器开始计时。但由于第一个工位的停止动作需延迟8 s,即PV值需增至80,而列车整个间隙经过光电开关仅约0.9 s,即PV值增加至9,故间隙另一端(即第二单元的车头)触发洗车开始光电开关时,第一个工位尚未停止,此时TTIM定时器的复位条件为ON,定时器自动复位,PV值重置为0,则前5个工位不会在间隙触发洗车开始光电开关后陆续停止。后6个工位停止程序中的TTIM定时器工作原理与此类似。通过使用在控制程序中能自动复位的TTIM定时器,使列车清洗机能够识别“3改6”编组列车中间的缝隙。

4 结语

本文所论述的程序优化设计,主要是通过合理选用欧姆龙PLC程序指令中的定时器的类型,使设备停止程序中的定时器实现可复位的功能,从而消除“3改6”编组B1型列车中间的间隙对洗车机自动清洗列车功能的影响。经实际应用验证,此次程序优化彻底解决了广州地铁三北线沃尔新列车清洗机无法自动清洗3号线“3改6”编组B1型列车的难题。

[1] 沃尔新(北京)自动设备有限公司.列车外部自动清洗机技术说明书[G].北京:沃尔新(北京)自动设备有限公司,2010.

[2] 陈忠平.欧姆龙CP1H系列PLC完全自学手册[M].北京：化学工业出版社,2013.

[3] 霍罡 李志娟.零起点学会欧姆龙PLC编程[M].北京：中国电力出版社,2013.

Optimum Design of Omron PLC for Train Washing Machine

ZHANG Qingtao

Base on the design method of Omron PLC program instructions,by optimizing the control program of the train washing machine used for Guangzhou metro Sanbei Line, aiming to solve the problems that the train washing machine could not purge three to six marshalling trains of the Sanbei Line automatically.

metro; train washing machine; programmable logic controller (PLC); three to six marshalling trains

TP 273

10.16037/j.1007-869x.2016.08.024

2015-06-29)