铁路抑尘站喷洒控制系统改造方案研究

杨玲玲

摘 要：目前，局管内各抑尘站抑尘剂喷洒效率低下，费时费力，而且设备陈旧，同时存在各种不安全隐患，没有完整的数据跟踪机制，不能对已经作业的信息进行查询和共享。目前针对抑尘剂喷洒现状开发出了一套基于PLC控制的抑尘剂喷洒系统，此系统可以在车辆行进中喷洒，无需人工现场参与，大大提高作业效率。本方案解决了铁路抑尘剂喷洒自动化的问题，已成功应用于实际生产中，运行状况表明：该系统喷洒效果稳定可靠，操作方便，具有良好的推广价值。

关键词：PLC；喷洒自动化；重要性

1 基础管路设施

基础设施主要由预溶解装置，搅拌罐、储液池、管路（含阀门及泵）、喷头、回流池、清洗罐、水井等组成。预溶解装置：由加料斗、加料泵，减速机、搅拌及传送料装置，加压泵、溶解罐和电磁阀组成。抑尘剂通过加料斗，搅拌及传送料装置送入溶解罐，与高速旋转的水涡流充分混合，完成抑尘剂预溶解并送入搅拌罐，在搅拌罐充分溶解后输入储液池，再由喷洒泵、电磁阀通过喷头将抑塵剂喷出。搅拌罐：每个预溶解装置下配一个搅拌罐，由罐体、搅拌电机和搅拌装置、潜水泵组成，抑尘剂在搅拌罐内完成充分溶解。储液池：配置2个储液池，与搅拌罐管路相通，抑尘剂储存装置，每个储液池安装液位传感器。管路：由喷洒管路、清洗管路和回流管路组成，管路相应位置安装喷洒泵、压力变送器、电磁流量计、电磁阀、闸阀，溢流阀等。喷头：在喷头处安装加热装置（保温防冻），旋转挡板，伺服电机，当车厢连接处通过时，由伺服电机带动旋转挡板，遮挡喷头，停止喷洒，通过后，旋转挡板回位，喷头露出，继续喷洒。回流池：储存回流的抑尘剂，内装有两个排污泵至排污池。清洗罐：入口端与自来水管相连，出口端通过电磁阀与喷洒泵相连，清洗时，打开清洗电磁阀，并保证喷洒电磁阀关闭。

2 电气系统

电气系统由进线电缆、动力电源柜、伺服电机控制柜、PLC控制柜、变频器柜、喷头加热控制柜、恒压供水控制柜、预溶解装置控制箱、电力电缆、控制线和信号线组成。

3 喷洒控制系统

3.1 控制系统方案图

系统网络结构分为三层：第一层为主控计算机和打印机，第二层为车号读出器，PLC及扩展模块和测速雷达，第三层为抑尘剂罐液位计、管路压力传感器、流量传感器、变频器、光电传感器、电磁阀、伺服驱动器和伺服电机。第一层和第二层主要采用RS-232和RS-485网络通讯技术。第三层主要是数据采集设备，与PLC连接信号均为标准的4-20mA模拟量信号和开关量控制信号。

3.2 系统软件开发

主控计算机软件采用VB高级程序语言开发，模块化设计，灵活性好，可随时扩展功能，不受硬件限制。可通过硬件设备通讯协议自主研发通讯软件，控制软件及对数据库的管理。开发后的程序软件可以制作成安装包，可移植性高，只需要在其它计算机上安装就可以将主控机软件移植到另一个抑尘站，一次性开发，开发成本会显著降低。根据抑尘剂喷洒作业流程，开发作业过程控制软件，然后下载到PLC的CPU模块中，与扩展模块共同工作。PLC与主控计算机采用自由口通讯模式，可以自由定义通讯协议，灵活性和扩展性强。通讯模式采用RS-485模式，不受现场通讯距离限制，抗干扰性强。

3.3 控制系统功能

（1）通过计算机控制抑尘剂自动喷洒，抑尘剂自动回流，喷洒管路自动清洗。（2）车速小于5km/h时，自动判别相邻两节车箱连接处，此区域通过时，自动暂停喷洒，通过后继续喷洒。（3）根据列车通过速度，自动调节抑尘剂的喷洒速度。（4）计算机自动采集车号、管路压力、抑尘剂罐液面高度，车辆通过速度。（5）自动统计车号和该节车的喷洒量以及全列车喷洒总量。（6）自动生成抑尘剂喷洒情况记录簿和作业日志，提供打印、历史作业记录查询等功能。（7）抑尘剂罐液面超限报警，管路压力超限报警和压力超限自动保护功能。（8）系统具有自动控制和手动控制互相切换功能，防止计算机系统故障影响作业。（9）系统具有设备故障自动诊断功能。

4 喷洒控制实现过程

车辆通过时，操作员确认机车通过后，按【开启挡板】按钮，将指令下传到PLC，由PLC控制伺服电机，使喷头挡板开启；按【启动阀门】按钮，由PLC控制1#和2#电磁阀（单独动作或同时动作可以设置）开启；按【泵启动】按钮，由PLC根据车速通过变频器频率控制1#和2#喷洒泵（单独启动或同时启动可以设置），开始喷洒作业，当车速小于5km/h时，由光电开关和PLC自动判别相邻两节车箱连接处，此区域通过时，PLC自动控制挡板关闭和开启，实现连接处通过时自动暂停喷洒，通过后继续喷洒功能。列车全部通过后，由光电开关和PLC控制关闭挡板（可由手动按钮关闭挡板），按【泵停止】按钮，由PLC通过变频器停止1#和2#喷洒泵，按【关闭阀门】按钮，由PLC控制1#和2#电磁阀关闭，结束喷洒作业。操作员按【清洗启动】按钮，由PLC控制3#电磁阀开启，开启后再控制喷洒电机启动，进行喷洒管路清洗，按【清洗停止】按钮，PLC控制喷洒电机停止，停止后控制3#电磁阀关闭。按【回流启动】按钮，PLC控制4#和5#回流电磁阀开启，回流结束后，按【回流停止】按钮，关闭4#和5#回流电磁阀。

按【采集数据】按钮，采集车号和流量，按【打印】按钮，打印生成相关报表。抑尘喷洒自动控制系统已成功应用于实际生产过程，该系统可以在满足铁路局要求的前提下，操作方便可靠，大大降低了工人的劳动强度，改善了工作环境，具有一定的推广应用价值。控制系统以PLC作为底层控制，操作员通过键盘完成喷洒系统的各个动作的操作。经过一系列的实验和安装调试，达到了多功能喷洒系统的使用技术要求。

参考文献

[1]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]赵小惠，赵小娥.基于可编程控制器的恒压喷洒系统设计[Z].2007.

[3]SIMENS公司.SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册[Z].2002.