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      基于PLC控制的鐵路客車轉(zhuǎn)向架拋丸機

      2020-08-06 14:42:04沈浩
      關(guān)鍵詞:電氣故障

      沈浩

      摘 要:鐵路客車轉(zhuǎn)向架拋丸機屬于大型除銹設(shè)備,運用拋丸清理技術(shù)對鐵路各型客車轉(zhuǎn)向架進行除銹??蛙嚩涡迺r,轉(zhuǎn)向架分解后整體進入拋丸機,通過拋丸清除轉(zhuǎn)向架各部件表面銹垢。本文主要介紹由西門子系列PLC控制的客車轉(zhuǎn)向架拋丸機,介紹電氣組成及工作原理,利用PLC控制的直觀性解決日常不易排查的故障。淺析其電氣部分的故障,找出快速處理故障的方法,提高其維修檢查的效率。

      關(guān)鍵詞:客車轉(zhuǎn)向架拋丸機;電氣原理;電氣故障

      0 前言

      轉(zhuǎn)向架拋丸機是根據(jù)鐵路客車轉(zhuǎn)向架清理要求而設(shè)計的大型非標除銹設(shè)備,本文介紹的是無錫希爾達公司生產(chǎn)的客車轉(zhuǎn)向架拋丸機,該設(shè)備采用西門子S7-200CN系列PLC,實現(xiàn)對設(shè)備的電氣控制。[1]作為系統(tǒng)的核心PLC具有其他控制器無可比擬的優(yōu)點,如可靠性高、抗干擾能力強,在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境里,仍能正常工作。采用PLC控制的拋丸機能滿足鐵路各型客車轉(zhuǎn)向架在段修時的除銹工作,[2]除銹時不損傷螺紋和精裝配面。由PLC控制的電氣設(shè)備,在出現(xiàn)故障時更容易直觀的反映出故障點方便維修。

      1 轉(zhuǎn)向架拋丸機組成

      1.1 工件輸送系統(tǒng)

      工件輸送系統(tǒng)包含電動臺車、電動葫蘆組、滑道、滑軌。轉(zhuǎn)向架分解后吊送至電動臺車上,電動臺車行駛至電動葫蘆組正下方。由電動葫蘆組吊掛轉(zhuǎn)向架進入拋丸室,室體大門關(guān)閉,開始拋丸清理作業(yè)。轉(zhuǎn)向架在設(shè)定區(qū)域往復運動拋丸清理。拋丸結(jié)束后,拋丸器停止工作,室體大門開啟,自行電動葫蘆組吊掛轉(zhuǎn)向架駛出拋丸室,并將轉(zhuǎn)向架吊放在電動臺車上,電動臺車行駛到中轉(zhuǎn)區(qū)域,除銹工作完畢。

      1.2 拋丸清理室

      拋丸清理室由拋丸室、吸風口、氣動大門及12臺拋丸器組成。拋丸室由鋼板焊接而成,拋丸室主拋射區(qū)域用12mm厚高鉻耐磨護板防護,拋丸室反射區(qū)域Mn13軋制高錳耐磨鋼板防護,拋丸清理室的四周裝有12臺拋丸器,對被清理工件進行全面的拋丸清理,清理室大門采用氣動對開門,并裝有行程開關(guān)、接近開關(guān)與拋丸器聯(lián)鎖。

      1.3 丸料循環(huán)系統(tǒng)及除塵系統(tǒng)

      丸料循環(huán)系統(tǒng)由螺旋輸送器,斗式提升機、簾幕式丸砂分離器、拋丸閥、溜丸管等組成。除塵系統(tǒng)由重力除塵器、脈沖反吹布袋除塵器、離心風機等組成兩級除塵。主要用于丸料循環(huán),過濾清除拋丸過程中產(chǎn)生的大量顆?;覊m。

      1.4 電氣控制系統(tǒng)

      轉(zhuǎn)向架拋丸機供電方式采用三相五線制,主線路三相交流380V電源電壓供電,控制線路用變壓器隔離的220V控制??删幊炭刂破鞑捎梦鏖T子6ES7 216-2BD23-0XB8型,24輸入和16點輸出,2端口繼電器輸出,電源電壓220V,擴展模塊6ES7 223-1PM22-0XA8,電氣部分設(shè)有短路和過載保護。

      2 轉(zhuǎn)向架拋丸機電氣系統(tǒng)

      2.1 電路組成

      轉(zhuǎn)向架拋丸機控制電路主要由1個PLC,1個擴展模塊,1個觸摸屏,29個接觸器,28個斷路器,13個熱繼電器,12個互感線圈,11個中間繼電器,8個熔斷器,6個接近開關(guān),若干按鈕、指示燈組成。

      2.2 電路控制

      QF0為主電路斷路器,控制主電路通斷;QFA、FRA、KMA1、KMA2、KMA3控制除塵電機;斷路器QFB-QFM、交流接觸器KMB-KMM、熱繼電器FRB-FRM、分別控制12個拋丸機拋頭;QFN、KMN控制7.5KW提升電機;QFO、KMO控制5.5KW分離器;QFP、KMP、QFQ、KMQ分別控制5.5KW橫向、縱向螺旋;QFR、KMR1、KMR2控制2.2KW旋轉(zhuǎn)電機;QFS、KMS1、KMS2控制8KW電動葫蘆1升降;QFU、KMU1、KMU2控制電葫蘆1進出;QFV、KMU1、KMU2控制8KW電動葫蘆2升降;QFV、KMTV、KMTV控制電葫蘆2進出。

      2.3 可編程控制部分

      可編程控制系統(tǒng)中,[3]I/O部分由輸入模塊和輸出模塊組成。西門子PLC中采用的是I/Q方式,I存儲區(qū)是輸入觸點,可以接受外部電平信號,Q存儲區(qū)是輸出觸點,用于提供電平信號[4]PLC雖具有微機的許多特點,但他的工作方式卻與微機有很大的不同,微機一般采取等待命令的工作方式,而PLC則采用循環(huán)掃描的工作方式。

      2.4 PLC控制部分工作原理

      PLC控制檢測信號主要有:I0.0 提升電機檢測信號、I0.1橫向絞龍檢測信號、I0.2縱向絞龍檢測信號、I0.3分離檢測信號、I0.4輸送信號、I0.5輸送信號、I0.6左門開信號、I0.7左門關(guān)信號、I1.0右門開信號、I1.1右門關(guān)信號、I5.1葫蘆1上信號、I5.2葫蘆2上信號、I5.3拋丸位置1信號、I5.4拋丸位置2信號、I5.5越位信號檢測。

      電機開啟順序,首先開啟除塵風機,若除塵風機不開啟,其它電機都不會開啟,然后頂部分離電機啟動,提升電機啟動,最后橫向、縱向絞龍電機啟動。在開啟過程中分離、提升、橫向絞龍、縱向絞龍電機都有信號檢測,包括除塵風機都有接觸器工作狀態(tài)是否正常反饋檢測。如果出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)卡死、接觸損壞、斷路器跳閘,設(shè)備會自動停止并報警,防止設(shè)備損壞或燒毀工作電機。

      轉(zhuǎn)向架提升檢測,升降只有上升限位信號,吊鉤行走開關(guān)為常閉信號,轉(zhuǎn)向架上升由上限位信號控制,這一信號為易損信號,需要定期檢測,否則易出現(xiàn)越位危險,兩個升降吊鉤為手動單獨操作。

      轉(zhuǎn)向架水平移動,進出拋丸室行走需要滿足兩個條件,PLC檢測兩個條件同時滿足時才會工作,這兩個條件是轉(zhuǎn)向架在上限位位置,拋丸室門打開,如果任意一個條件不滿足,系統(tǒng)均不能工作,且設(shè)備有報警提示。

      電機檢測和保護,PLC對每一個電機都有單獨熱繼電器保護,斷路器為DZ108系列,接觸器為CJX1系列,所有控制電源都經(jīng)過斷路器常開觸點,然后檢測接觸器工作情況,這樣可以保證能監(jiān)控電氣元器件工作情況,不論是斷路器跳閘或接觸器損壞,只要接觸器不能正常工作就會報警提示。

      3 轉(zhuǎn)向架拋丸機常見電氣故障及處理

      轉(zhuǎn)向架拋丸機常見電氣故障可以通過PLC顯示屏進行顯示,當轉(zhuǎn)向架拋丸設(shè)備出現(xiàn)故障時,切忌盲目隨便動手檢查[5],先確定是電氣的故障還是機械的故障,在處理電氣故障時,首先要斷電并做好防護。

      實例一、故障現(xiàn)象:系統(tǒng)開機后除塵風機不工作,整機無動作。

      故障分析:可能是PLC程序未復位,或者急停按鈕未復位,檢查PLC輸入接口I1.4和I1.5指示燈是否正常,需要檢查對應(yīng)的電源開關(guān)和控制變壓器的斷路器QF01~QF03是否合上。

      實例二、故障現(xiàn)象:提升電動吊鉤不工作。

      故障分析:可能是PLC未檢測到提升信號,或者線路故障。檢查PLC輸入接口I4.5和I6.1顯示是否正常,檢查這兩路電氣元件是否有損壞,檢查上升按鈕是否正常。

      實例三、故障現(xiàn)象:升降電葫蘆上升過程中不會停止,導致電葫蘆沖頂。

      故障分析:可能是PLC檢測上升限位信號故障,或者限位開關(guān)作用不良,檢查PLCI0.5和I04指示燈是否正常,并檢查上限位開關(guān)作用是否良好。

      實例四、故障現(xiàn)象:轉(zhuǎn)向架進入拋丸室后,拋丸機不工作。

      故障分析:可能是PLC輸入信號故障,拋丸室門沒有關(guān)閉或門限位開關(guān)失效,檢查YBLX-K1/111開關(guān)狀態(tài)是否良好?;蛘叱摵杀Wo裝置啟動,超負荷可導致鋼丸流量閥門的磨損,引起鋼丸過多卡死拋頭。

      實例五、故障現(xiàn)象:設(shè)備運行后,橫向或縱向螺旋不工作。

      故障分析:可能是PLC橫向、縱向條件未滿足引起,檢查其上一步動作,檢查提升電機信號是否傳輸給PLC,檢查提升電機是否工作。

      實例六、故障現(xiàn)象:轉(zhuǎn)向架拋丸機在運行過程中報警。

      故障分析:可能是PLC運行過程中出現(xiàn)故障,[6](1)PLC電源是否有電。(2)PLC輸入輸出指示燈是否正常。(3)PLC外接設(shè)備是否正常。根據(jù)PLC觸摸屏上的顯示(TH765N)故障提示結(jié)合電路圖排查。根據(jù)報警提示的信息檢查相應(yīng)電路上的接觸器、隔離開關(guān)、繼電器動作是否正常,限位開關(guān)是否作用良好。

      4 總結(jié)

      由PLC控制的轉(zhuǎn)向架更換設(shè)備較傳統(tǒng)的電氣設(shè)備故障更加容易判斷,[7]PLC的在線監(jiān)測時監(jiān)控PLC工作狀態(tài)與調(diào)試PLC用戶程序的重要方法與手段。其故障代碼及故障現(xiàn)象均能在顯示器上顯示,可根據(jù)提示查找故障,節(jié)約維修時間,轉(zhuǎn)向架拋丸機目前系統(tǒng)上的故障,多數(shù)是因為外接設(shè)備,如電動葫蘆接近開關(guān),門信號限位傳感器作用不良,或者因為感應(yīng)距離產(chǎn)生偏差造成,建議在平時需要多備些傳感器,及限位開關(guān)方便其故障時及時更換,因拋丸設(shè)備工作環(huán)境較差,其配電柜內(nèi)電氣元件容易受到鐵屑的污染,尤其是容易引起接觸器粘連,建議日常加強保養(yǎng),對起到控制作用的限位開關(guān)定期進行檢查,保證設(shè)備狀態(tài)良好。

      參考文獻:

      [1]齊煒.PLC控制系統(tǒng)常見故障查找方法與查找實例[J].玻璃纖維,

      2010,第一期.

      [2]鐵路客車段修規(guī)程.鐵總運〔2014〕349號[S].中國鐵道出版社,

      2015.

      [3]皮特魯澤拉.PLC教程[M].人民郵電出版社,2007(05).

      [4]李國厚.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003

      (05).

      [5]段小寧.電氣故障檢修的一般方法[J].科技博覽,2009,第2期.

      [6]梁婕,王煒,梁瑾.Omron PLC故障分析和維護[J].石油化工自動化,2005.

      [7]龔仲華.PLC應(yīng)用技術(shù)[M].人民郵電出版社,2007(06).

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