張清濤

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司,511430,廣州∥助理工程師)

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列車清洗機(jī)歐姆龍PLC控制程序優(yōu)化設(shè)計(jì)

張清濤

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司,511430,廣州∥助理工程師)

以歐姆龍PLCI(可編程邏輯控制器)程序指令的設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ),通過(guò)優(yōu)化廣州地鐵三北線列車清洗機(jī)的控制程序,解決該列車清洗機(jī)無(wú)法自動(dòng)清洗3號(hào)線“3改6”編組列車的難題。

地鐵; 列車清洗機(jī); 可編程邏輯控制器; “3改6”編組列車

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

廣州地鐵3號(hào)線開(kāi)通初期采用的是3節(jié)編組的B1型列車,后期由于載客量的增大,將3節(jié)編組列車改為6節(jié)編組進(jìn)行運(yùn)營(yíng),因此“3改6”編組B1型車的第一單元和第二單元之間存在約80 cm的間隙。但三北線的沃爾新列車清洗機(jī)原設(shè)計(jì)只對(duì)非改編的6節(jié)編組列車具有自動(dòng)清洗功能,“3改6”編組B1型列車中間的間隙會(huì)導(dǎo)致洗車機(jī)自動(dòng)停機(jī),無(wú)法完成自動(dòng)清洗,只能以手動(dòng)方式對(duì)列車進(jìn)行清洗。由于載客運(yùn)營(yíng)的需要,3號(hào)線“3改6”編組B1型列車需過(guò)線至三北線進(jìn)行運(yùn)營(yíng),為提高洗車效率,須對(duì)沃爾新列車清洗機(jī)進(jìn)行PLC(可編程邏輯控制器)控制程序的優(yōu)化,使其具備自動(dòng)清洗“3改6”編組B1型列車的功能。

1 洗車分析

1.1 非改編列車洗車

沃爾新列車清洗機(jī)設(shè)置有4對(duì)噴淋管和7對(duì)刷組共11個(gè)洗車工位(不含端洗),其中5個(gè)工位位于端洗之前,6個(gè)工位位于端洗之后,同時(shí)還設(shè)置有4對(duì)光電開(kāi)關(guān),用于檢測(cè)列車的所在位置。為節(jié)約能源,各個(gè)工位的啟動(dòng)和停止的時(shí)間根據(jù)列車的所在位置而不同[1],具體如下所述(以B2型列車為例)。

當(dāng)車頭觸發(fā)洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)時(shí),前5個(gè)清洗工位陸續(xù)啟動(dòng);當(dāng)車頭觸發(fā)后端洗光電開(kāi)關(guān),后6個(gè)清洗工位陸續(xù)啟動(dòng)。當(dāng)車尾觸發(fā)洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān),前5個(gè)清洗工位陸續(xù)停止;當(dāng)車尾觸發(fā)后端洗光電開(kāi)關(guān)時(shí),后6個(gè)清洗工位陸續(xù)停止。光電開(kāi)關(guān)的電氣原理如圖1所示。圖1中kP 3—kP 8為接線端子編號(hào)；I 7.02—I 7.07為輸入點(diǎn)在控制系統(tǒng)中的編號(hào)；02—07為輸入點(diǎn)在模塊中的編號(hào)。

圖1 洗車光電開(kāi)關(guān)電氣原理圖

1.2 “3改6”編組B1型列車洗車

當(dāng)“3改6”編組B1型列車第一單元和第二單元之間的間隙觸發(fā)洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)時(shí),前5個(gè)清洗工位的停止程序開(kāi)始運(yùn)行,相應(yīng)的工位陸續(xù)停止,造成第二單元無(wú)法清洗;當(dāng)間隙觸發(fā)后端洗光電開(kāi)關(guān)時(shí),后6個(gè)清洗工位的停止程序被觸發(fā),相應(yīng)的工位陸續(xù)停止,也造成第二單元無(wú)法清洗,如圖2所示。

圖2 “3改6”編組列車影響自動(dòng)洗車示意圖

2 優(yōu)化前的洗車程序分析

2.1 前5個(gè)工位停止程序

當(dāng)前端洗光電開(kāi)關(guān)、后端洗光電開(kāi)關(guān)和洗車結(jié)束光電開(kāi)關(guān)被列車遮擋,洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)出現(xiàn)下降沿脈沖時(shí),即從被列車遮擋變?yōu)闊o(wú)遮擋時(shí),定時(shí)器TIM 0006(100 ms定時(shí)器)啟動(dòng),緩存器的數(shù)值從設(shè)定值300開(kāi)始每0.1 s減1,直至為0。當(dāng)該數(shù)值減少至220時(shí)(即8 s后)第一個(gè)工位停止；當(dāng)減少至170時(shí)(即13 s后)第二個(gè)工位停止；當(dāng)減少至120時(shí)(即18 s后)第三個(gè)工位停止,并以此形式依次停止前5個(gè)工位。其控制程序如圖3所示。

2.2 后6個(gè)工位停止程序

當(dāng)后端洗光電開(kāi)關(guān)不被列車遮擋、洗車結(jié)束光電開(kāi)關(guān)被列車遮擋時(shí),定時(shí)器TIM 0007(100 ms定時(shí)器)啟動(dòng),緩存器的數(shù)值從設(shè)定值600開(kāi)始每0.1 s減1,直至為0。當(dāng)該數(shù)值減少至450時(shí)(即15 s后)第一個(gè)工位停止;當(dāng)減少至300時(shí)(即30 s后)第二個(gè)工位停止;當(dāng)減少至250時(shí)(即35 s后)第三個(gè)工位停止，并以此形式依次停止后6個(gè)工位。其控制程序如圖4所示。

2.3 原工位停止程序分析

原工位停止程序運(yùn)用了歐姆龍PLC控制器的TIM(定時(shí)器)指令,格式為TIMNSV,操作數(shù)N為定時(shí)器TC號(hào),取值范圍為十進(jìn)制數(shù)000～127,操作數(shù)SV為定時(shí)器的設(shè)定值,由4位BCD碼組成,可以是IR、SR、HR、AR、LR、DM、*DM、#,取值范圍0000～9999。TIM定時(shí)器是最小單位為0.1 s的減1計(jì)數(shù)器,定時(shí)范圍為0～999.9 s。當(dāng)輸入條件為ON時(shí),TIM開(kāi)始計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)操作為每0.1 s當(dāng)前值PV減1,當(dāng)PV值為0時(shí),定時(shí)結(jié)束,TIM狀態(tài)置ON。當(dāng)輸入條件為OFF或電源掉電時(shí),TIM被復(fù)位,復(fù)位后狀態(tài)置OFF,送SV為新的PV值[2]。

由于原工位停止程序中TIM定時(shí)器的輸入條件與尾端入庫(kù)的狀態(tài)點(diǎn)W22.00的輸入條件是一樣的,具有自鎖功能,故啟動(dòng)后輸入條件一直處于有效狀態(tài)。列車第二單元的車頭觸發(fā)洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)的信號(hào)無(wú)法使其復(fù)位,即無(wú)法停止計(jì)數(shù),緩存器的數(shù)值必須減少為零才停止,故前原工位停止程序一旦滿足條件,前5個(gè)工位和后6個(gè)工位隨即依次按時(shí)間順序停止。

因此出現(xiàn)前5個(gè)工位和后6個(gè)工位分別在間隙觸發(fā)洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)和后端洗光電開(kāi)關(guān)后陸續(xù)停止的現(xiàn)象,即列車清洗機(jī)無(wú)法識(shí)別“3改6”編組列車中間的縫隙。

圖4 后6個(gè)工位停止程序示例

3 程序優(yōu)化

3.1 工位停止程序優(yōu)化

根據(jù)上述分析可知,洗車機(jī)無(wú)法自動(dòng)清洗“3改6”編組列車的根本原因在于原工位停止程序中TIM定時(shí)器啟動(dòng)后的輸入條件一直處于有效狀態(tài),導(dǎo)致洗車機(jī)無(wú)法識(shí)別“3改6”編組列車中間的縫隙。

由于使用尾端入庫(kù)的狀態(tài)點(diǎn)W22.00的程序較多,不方便修改W22.00的輸入條件,因此解決該問(wèn)題的最快捷簡(jiǎn)單的方法是使用一個(gè)新的定時(shí)器,使其啟動(dòng)后可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。

新的歐姆龍PLC控制器TTIM(累加定時(shí)器)指令格式為TTIMNSV RB。N為定時(shí)器TC號(hào),取值范圍為十進(jìn)制數(shù)000～511；SV為定時(shí)器的設(shè)定值,由4位BCD碼組成,可以是IR、AR、DM、EM、HR、LR,取值范圍0000～9999；RB為定時(shí)器的復(fù)位位,由4位BCD碼組成,可以是IR、SR、AM、HR、LR。TTIM定時(shí)器是最小單位為0.1 s的增1計(jì)數(shù)器,定時(shí)范圍為0～999.9 s。當(dāng)輸入條件為ON時(shí),TTIM開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)操作為每0.1 s當(dāng)前值PV加1。當(dāng)PV=SV時(shí),定時(shí)結(jié)束,TTIM狀態(tài)置ON,當(dāng)復(fù)位條件為ON或輸入條件為OFF或電源掉電時(shí),TTIM被復(fù)位,復(fù)位后狀態(tài)置OFF,送SV為新的PV值[3]。

將前5個(gè)工位停止程序和后6個(gè)工位停止程序中的TIM定時(shí)器全部更換為TTIM定時(shí)器,并對(duì)定時(shí)器的SV設(shè)定值和每個(gè)工位停止?fàn)顟B(tài)點(diǎn)前面比較器的設(shè)定值進(jìn)行設(shè)定,使其滿足原工位停止程序中各工位陸續(xù)停止的延遲時(shí)間。

將洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)的觸發(fā)信號(hào)作為前5個(gè)工位停止程序中TTIM定時(shí)器的復(fù)位條件,將后端洗光電開(kāi)關(guān)的觸發(fā)信號(hào)作為后6個(gè)工位停止程序中TTIM定時(shí)器的復(fù)位條件，如圖5、圖6所示。

圖5 前5個(gè)工位停止程序優(yōu)化示例

圖6 后6個(gè)工位停止程序優(yōu)化示例

最后對(duì)優(yōu)化后的列車清洗機(jī)控制程序進(jìn)行編譯,并導(dǎo)入到歐姆龍PLC控制器中,實(shí)現(xiàn)了列車清洗機(jī)自動(dòng)清洗“3改6”編組列車的功能。

3.2 程序優(yōu)化分析

將洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)的觸發(fā)信號(hào)作為前5個(gè)工位停止程序中TTIM定時(shí)器的復(fù)位條件,則當(dāng)“3改6”編組列車第一單元的車尾觸發(fā)洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)后,TTIM定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。但由于第一個(gè)工位的停止動(dòng)作需延遲8 s,即PV值需增至80,而列車整個(gè)間隙經(jīng)過(guò)光電開(kāi)關(guān)僅約0.9 s,即PV值增加至9,故間隙另一端(即第二單元的車頭)觸發(fā)洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)時(shí),第一個(gè)工位尚未停止,此時(shí)TTIM定時(shí)器的復(fù)位條件為ON,定時(shí)器自動(dòng)復(fù)位,PV值重置為0,則前5個(gè)工位不會(huì)在間隙觸發(fā)洗車開(kāi)始光電開(kāi)關(guān)后陸續(xù)停止。后6個(gè)工位停止程序中的TTIM定時(shí)器工作原理與此類似。通過(guò)使用在控制程序中能自動(dòng)復(fù)位的TTIM定時(shí)器,使列車清洗機(jī)能夠識(shí)別“3改6”編組列車中間的縫隙。

4 結(jié)語(yǔ)

本文所論述的程序優(yōu)化設(shè)計(jì),主要是通過(guò)合理選用歐姆龍PLC程序指令中的定時(shí)器的類型,使設(shè)備停止程序中的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)可復(fù)位的功能,從而消除“3改6”編組B1型列車中間的間隙對(duì)洗車機(jī)自動(dòng)清洗列車功能的影響。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證,此次程序優(yōu)化徹底解決了廣州地鐵三北線沃爾新列車清洗機(jī)無(wú)法自動(dòng)清洗3號(hào)線“3改6”編組B1型列車的難題。

[1] 沃爾新(北京)自動(dòng)設(shè)備有限公司.列車外部自動(dòng)清洗機(jī)技術(shù)說(shuō)明書(shū)[G].北京:沃爾新(北京)自動(dòng)設(shè)備有限公司,2010.

[2] 陳忠平.歐姆龍CP1H系列PLC完全自學(xué)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2013.

[3] 霍罡 李志娟.零起點(diǎn)學(xué)會(huì)歐姆龍PLC編程[M].北京：中國(guó)電力出版社,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)