基于PLC的移车台控制系统

李武 唐斌 蔡永波 孙高强 张湟

摘要：本文介绍了一种基于三菱Q系列PLC的铁路车辆转运平台控制系统，利用CC-LINK总线进行系统内通讯，使用超声波传感器及安全光栅进行安全预警，形成了一套较为完善的移车台控制系统。

关键词：移车台;PLC;防碰撞

0  引言

在国家十三五、十四五规划中，铁路车辆制造、维护、修理的工作需求量愈加庞大，移车台作为实现以上工作的关键保障设备日益受到各主机厂、维修站段的重视。本文涉及的移车台属于大型有轨下沉式重型转运平台，主要用于铁路标准轨距1435mm，和谐、复兴等机车及传统内电机车在作业过程中的运送工作，可以将机车从平行的股道之间快速转运的一种专用转轨作业设备。根据移车台实际使用工况，改变目前常规移车台控制系统使用的人工控制运动对中方式，采用相应传感器进行碰撞预警，以期实现移车平台控制系统自动化程度的提高是目前移车台发展的方向之一。

1  移车台控制系统总体方案

目前多数移车台仍然使用手动方式进行控制，移动对中难度大、对轨精度低、作业时间长、人员要求高，很大程度上制约了车辆转运效率，并且这种控制模式没有主动式防碰撞功能。故此，自动化控制对中、一体化操纵、防碰撞预警是本文方案的重点。

移车台控制系统在台位对角设置等同功能控制室，控制方式为自动模式和手动模式。自动模式下使用触屏进行操作，控制系统将根据输入指令、参数进行自动操作控制;当系统出现异常时，使用手动模式作为系统冗余进行人工操作对中。移动移车台对中精度要求±2mm，在进行定位对中后释放相应端渡板，贯通铁路线路。

根据移车台实际运用场景，电控方式满足下列功能：

①驱动（向前、向后、无极调速）;②制动;③停机;④紧急停机;⑤自动对轨;⑥西侧翻板翻起、放下;⑦显示和保护。

移车台的柜体有主控台、电源柜、控制柜、变频柜和制动电阻柜。其中电源柜控制移车台的整车电源，同时具有过载、短路和欠电压保护功能，能保护线路和电源设备不受损坏。PLC、变频器、制动电阻分布在控制柜、变频柜和制动电阻柜内[1]。这样将PLC和变频系统在空间布置上区分开来，使得变频器的高频扰波不会影响到PLC的正常运行，同时又将制动电阻也区分开布置，使得制动电阻产生的高温不会影响到PLC和变频器的正常运行。

2  硬件组成

移车台控制系统由以下部分组成：主控单元部分、驅动系统部分、防碰撞预警部分、供电部分、照明部分及其他辅助控制部分组成。

2.1 主控单元部分

系统选用CC-LINK网络构建系统组内通讯基础，系统主控单元选用三菱模块化Q系列PLC进行，触屏控制器选用GOT2000系列，防撞预警部分使用CC-LINK远程站实现，终端电阻设置在远端（远离主控CPU端）触屏位置[2]。系统网络构成后于远程站附近预留网线接线端为日后升级无线控制终端做预留接口。

触屏附近设置有线转无线对讲机，方便移车台控制室与地面固定防护人员进行直接通讯。（图3）

2.2 驱动部分

移车台驱动系统主要由4个主动车轮装置、4个从动车轮装置及二套驱动装置构成。为保证主动轮的同步运行，4个主动轮分别由二台减速机驱动，每台减速机通过万向联轴器同时驱动两个主动轮，每台减速机由一台变频器控制，通过PLC自动调整变频器的频率来保证各主动轮的同步运行。

驱动系统包括矢量控制变频器、变频电机和翻板升降电机等。变频器作为主要驱动元件，驱动电机起、停、正转、反转和无极调速，实现移车台平滑运动和翻板的升降等。驱动控制器采用矢量控制方式，通过对联接在电机末端轴上的增量式编码器进行检测，实现速度闭环反馈，从而使移车台两台电机的同步性得到了提高，并且从根本上降低了移车台纵向两端的偏差度。翻板系统采用两个电动推杆分别控制移车台纵向两端的翻板。翻板转轴位置设置两个限位开关分别采集翻板的提升到位和对接到位的信号。翻板对轨有手动对轨、自动对轨两种方式。翻板与车辆驱动互锁，只有翻板上升到位移车台才能移动。

2.3 防碰撞预警部分

移车台控制系统所使用的防碰撞预警包括三个方面：双向超声探测部分，两端安全光栅部分，移车平台状态指示灯部分。

双向超声探测部分使用超声波传感器安装于移车平台前进后退方向侧梁上，设置声锥宽度为宽锥，探测距离6m。当移车台向前或向后移动时，控制系统自动开启相应方向超声波传感器进行运动路径的防撞预警。当移车台移动方向检测到障碍存在时，自动控制移车台进行减速停车。（图4、图5）

两端安全光栅部分选用对射式红外光栅传感器，设置高度距移车台地面1.5m，分辨率100mm，移车平台在收起两端渡板后，系统自动控制开启安全光栅对移车台内部进行监控，防止车辆出现异常滑移或外部人员闯入。

移车台控制系统除了上述主动防碰撞预警装置外还设置有状态指示灯明晰移车台状态。在移车台滑触线两端设置，设置三色状态指示灯显示工作状态。在移车台四角分别设置声光报警装置，当移车台处于动作状态时发出声光报警。

2.4 供电、照明部分

移车台供电系统采用安全滑触式，滑线导轨距地面高6m，滑线导轨平行度、直线度按照相关国家、行业标准设置，滑触线为三相四线制，两终端设置有电指示灯。

照明部分分为固定安装于临近滑线导轨的高位射灯、安装于移车台前后的低位照明灯以及安装在移车台两端轨道对位射灯。

2.5 其他辅助控制部分

移车台两端对角设置的控制室内设置视频监控显示器，在移车台两端及前后运动方向共计设置8个摄像头实时显示移车台状态，并在主控柜内设置NVR主机将视频监控视频进行存储。

移车台定位采用接近开关感应预埋轨道接口地面的钢制沉桩进行，埋桩分为定位埋桩和识别埋桩。定位埋桩采用不同四种定长使得系统可以在不同定位距离识别并控制移车台进行一至三级减速控制。识别埋桩采用二进制序列进行预埋，当移车台运转至相应序号轨道附近时可以进行识别[3]。

3  结束语

本文论述了一种基于PLC的总线结构移车台控制系统，操作人员经过简单培训即可上岗使用。采用超声波及光栅传感器提升了移车台作业状态的安全性，是一种低成本实现控制的系统，大大提高了生产运行的安全和效率，通过现场验证这种控制系统在简化操作的同时也保证了系统的可靠性。此种类型的控制应用有着广泛的前景，可以在类似机械装备广泛应用，必将在工厂自动化、智能化的发展中发挥越来越大的作用。

参考文献：

[1]唐中燕.三菱PLC与伺服驱动器之间的通信[J].机床电器， 2012（06）：28-29，32.

[2]林桂娟，宋德朝，陈明，等.基于CC-Link现场总线的远程智能监控系统[J].机床与液压，2010，038（008）：84-86，3.

[3]吴四二，苏先辉.浅坑式移车台的设计与计算[J].铁道车辆，2014，52（2）：35-37.