PLC 控制在移动接触网中的应用

李自力

(中铁十二局集团电气化工程有限公司，天津 300308)

目前，我国煤矿的铁路装运煤都是采用装煤筒仓向运煤专列进行不停车的连续装运。这种装煤筒仓横跨在铁路线路的中央，通过筒仓的定量漏斗仓和溜槽向运煤专列定量授煤。由于这种定量漏斗仓和溜槽完全占据了电气化铁路线路上部的空间，该区域不能架设供电接触网，使装煤筒仓内形成了长距离的无电区。经理论计算和运营经验，列车以“低恒速”运行的前提下，电力机车既不能利用惯性闯过该段区域，也难以预先操纵机车前、后受电弓升降，保证机车不断电地在该区段内运行。为此，只有更换内燃机车或采用双台电力机车才能完成。这样既增加了一系列相关设施的投资和附加作业，又大大降低了工作效率。随着电气化铁路在煤炭行业的不断发展，这个问题更加凸显，如何才能进一步适应和发挥电力机车多拉快跑的特点，实现移动接触网同筒仓装车系统自动化配合，保证电力机车在筒仓下的自由进出，成为亟待解决的问题。

1 PLC的引入

PLC是以微机技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，它的结构形式基本上与微型计算机相同，小型PLC是为取代传统的继电接触式控制系统和其他顺序控制器而设计的，故又与通用微型计算机的硬件有所区别。它是把继电器控制的优点，与计算机的功能齐全、灵活性、通用性相结合，用计算机编程软件逻辑代替继电器接线逻辑的通用性自动控制设备，是一种较理想的新型工业控制装置。因此，选用可编程控制器(PLC)实现移动接触网的自动控制。

2 移动接触网的工作原理

移动接触网的工作原理见图1。

图1 移动接触网工作原理示意图

初始状态，溜煤槽在其停驻位(升起)，移动接触网处于工作位，移动接触网线(Ⅲ区)与分段绝缘器后端接触线(Ⅱ区)导通，隔离开关断开，移动接触网不带电;当升前弓(禁止升双弓)的牵引机车进入装煤站前端(I区)时，传感器1检测到有火车进入，提供信号至控制系统使隔离开关闭合，分段绝缘器后端及移动接触网(Ⅱ区、Ⅲ区)带电，溜煤槽仍在其停驻位，且移动式接触网处于工作位，机车从煤仓下顺利受电通过;当机车继续前行至前弓与固定接触网线接触(Ⅳ区)并离开移动接触网线时，传感器2，3检测到机车进入正常接触网线供电区(Ⅴ区)，提供信号至控制系统使隔离开关断开，并驱使移动接触网线从工作位移动到停驻位，此时溜煤槽才能由其停驻位滑向工作位，开始自动装煤，当煤车装完离开后，升起溜煤槽并至停驻位，传感器2，3检测到车辆全部离开后(即装煤完成)，驱使移动接触网从停驻位移动至工作位，达到初始位置，保证行车安全，从此完成了一个工作循环，准备进入下一次运行程序。

3 PLC控制原理

根据移动接触网的工作原理需求，选择了相适应的PLC控制装置，分自动和手动两种控制方式，运行过程中可随情况选择，其控制流程图见图2。

整个电气控制过程应用了电气互锁，自动检测等安全防护措施，首先移动接触网必须在煤仓收起时进入工作位，这就要求移动接触网控制箱与煤仓升降互锁，煤仓升起移动网才能进入，移动网退出煤仓才能下落;其次移动接触网必须在断电后进行移动操作，移动接触网驱动电机与隔离开关要求互锁，隔离开关处于分断位，移动接触网驱动电机才能通电;隔离开关处于合闸状态，则接触网控制就不能启动电机。同样，移动接触网处于移动时，不允许隔离开关进行合闸操作;只有当接触网恢复至正常工作位置后，才允许隔离开关进行合闸操作。该系统运用PLC控制，操作简单，安全可靠，在系统运行过程中任何误动作或机电故障都会发出报警信号，便于操作人员及时排除故障，同时控制系统中留有剩余的控制触点，便于对系统进行改进升级。

4 PLC软件设计

控制程序采用模块化、结构化设计，层次分明，结构清楚。程序分为:自动控制程序、手动控制程序、检修状态三种功能模块。

4.1 自动控制程序

检测模块根据采集到的电力机车位置、移动接触网位置及溜槽状态自动控制移动接触网的进、退网，实现电力机车稳定通过装煤筒仓。移动接触网控制装置采集及驱动图如图3所示。

4.2 手动控制程序

1)电源开关打到“开”位置，“电源指示”灯亮，系统带电，“移动网进入指示”灯亮，此时移动网应处于初始位即工作位;2)“正常—检修”开关打到“正常”状态;3)“自动—手动”开关打到“手动”，系统进入手动控制状态;4)接收到机车进入信号后，按下“隔离开关闭合”按钮，隔离开关合闸，“隔离开关”指示灯亮，移动接触网带电，机车可顺利通过;5)接收到机车出仓信号后，按下“隔离开关分断”按钮，隔离开关分闸，“隔离开关”指示灯不亮，移动接触网断电;6)按下“移动网退出”按钮，移动网退出，“移动网退出指示”灯亮;7)接收到车辆全部出仓信号后，按下“移动网复位”按钮，移动网回到初始位置即工作位，“移动网进入指示”灯亮，并等待进行下一个工作循环。

图2 移动接触网PLC控制流程图

图3 移动接触网控制装置采集及驱动图

4.3 检修状态

在系统运行过程中任何误动作或机械故障，都会发出报警信号，“故障指示”灯亮，要求操作人员及时排除故障。1)“正常—检修”开关打到“检修”状态，此时系统不带电;2)对系统进行维护检修。

5 结语

实际运行结果证明，PLC控制系统完全满足移动接触网控制的各项技术指标要求，整个控制系统结构简单，运行稳定，可靠性高。用PLC软件实现移动接触网的自动控制，其可以根据具体逻辑编制软件，这是电子式等硬件线路无法与之相比的，如果真的用硬件线路实现用PLC系统完成的完善的控制功能，那么它的成本要远远高于本系统，其可靠性也低于本系统。所以无论从经济的角度考虑，还是从技术方面分析，采用PLC实现移动接触网的自动控制都不失为最佳的选择。

[1] 陈立定，吴玉香.电气控制与可编程控制器[M].广州:华南理工大学出版社，2001.

[2] 胡 军.可编程控制器原理应用于实例解析[M].北京:北京清华大学出版社，2007.