地铁移车台电气系统技术改造

李斌锋

（广州市地下铁道总公司，广东广州 510380）

广州地铁一号线西朗车辆段是地铁A型车大架修的基地，其主厂房内配套移车台设备，用于单节列车在不同地点进行部件的拆解、组装、检修等的转轨运送。该移车台于2001年投入使用，最大设计载重量为38吨，其调速方式落后，高、低速的运行由高、低电机驱动，高、低速电机通过离合器切换。电机采用直接启动方式，采用液压推杆制动器进行刹车制动，启动时，驱动电机接触器先吸合，而控制刹车的接触器后吸合，启、停冲击较大。移车台转轨、对轨作业频繁，旧有系统只能通过人工对轨，对轨精度低、时间长，极大的影响了转轨作业。

为了提高作业效率，对移车台电气系统进行改造，以PLC作为控制器，采用低频大扭矩变频器对电机进行调速，实现了移车台平稳的启动、移动、停止，通过优化控制程序，增加自动对轨功能，利用目前应用成熟的变频技术完成对旧设备的改造。

1 电气系统组成

移车台在对角设置控制台，操作人员可以在任一控制室进行移车作业。改造后电气系统主要包括FX2-32MR可编程控制器1个，定位传感器2个，限位行程2个，变频器1台，驱动电机2台，移车台如图1。

图1 地铁移车台

移车台对轨控制原理为，进行移车台操作时，先按下高速运行按钮，高速接近目标轨道，将定位开关打到ON位，按下低速按钮，移车台低速运行，PLC会根据输入的定位信号，进行减速刹车，根据预先计算的距离准确对轨。

2 PLC控制部分电路

可编程控制器作为控制系统核心部件，通过采集按纽、传感器的输入信号，通过内部逻辑运算，根据运算结果控制输出接触器、继电器等。其输入输出点可见表1，PLC需要输入点个数为14个，输出点13个，且无其他特殊功能模块的要求，选择三菱FX2-32MR控制器，其16点输入，16点输出可满足系统要求[1]。

定位传感器可将位置信号反馈给PLC，通过与地面的位置块配合使用。

限位行程安装于移车台两端，当移车台运动到触发限位行程时，移车台会紧急停车。

表1 PLC输入输出点设置

3 变频器选择及参数调整

变频器通常有4种控制方式可选：U/f开环控制方式、U/f闭环控制方式、开环矢量控制方式和闭环矢量控制方式。移车台功能简单，可选择开环控制。移车台由两台电机驱动，单台电机功率7.5 kW，额定电流为14.9 A，采用一台变频器拖动两台电机，选择V/F开环控制模式。

本次改造选用安川CIMR-AB4A0058变频器，其功率为22 kW，大于电机总功率，额定输出电流45 A，满足变频器额定电流大于电机额定电流之和的1.1倍的要求[2]。由于移车台电机需限时制动，选配三条75Ω/2500W制动电阻，使电机能在设定的时间内停机。其外部接线如图2。

变频器投入使用前需对其参数进行调整，基本参数有：控制模式调为无无PG V/f控制模式，运行指令选择控制回路端子，对输入S5、S6端子进行功能设定，设置运行时高速频率为50 Hz、低速频率为20 Hz，设置输入缺相、电流警告等保护功能，调试时，根据使用情况设置启动与制动时间为3 s。

图2 变频器外部接线

4 控制系统PLC程序设计

顺序功能图(SFC)是一种图形化编程方法，它是用流程图来表达一个顺序控制过程，由步、转换条件及有向连线组成。本系统控制程序顺序功能图(SFC)设计步骤如下。

（1）首先需确定顺序功能图的结构，主要分为顺序结构、选择结构、并行结构、跳转结构。本系统需根据外部信号输入，通过激活不同的步来实现高速前进，高速后退，低速前进（含定位），低速后退（含定位）四个功能。执行各段程序时，若出现故障，需跳转至故障步。本系统程序使用选择结构与跳转结构。

（2）顺序控制流程图的绘制，其中双线方框表示初始步，单线方框表示顺序控制中的单步，各步对应的动作用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框与相应的步的符号相连，各步间通过有向连线连接，转换条件用有向连线上与有向连线垂直的短划线表示。流程图中默认的执行顺序为从上到下，从左到右。高速前进的顺序功能图如图3。

图3 高速前进顺序功能图

（3）根据顺序功能图设计梯形图程序，使用三菱STL指令或顺序功能图语言可方便、高效的实现程序的梯形图编程。本系统采用STL指令实现，根据顺序功能图转化的高速前进梯形图见图4。

最后将编好梯形图程序进行仿真测试，测试结果达到预期目标，将程序下载到系统的PLC中，通过试验，程序可正常运行，实现移车台的各项功能。

5 改造完成后试验总结

改造完成后，通过试验，移车台各项功能正常。在空载和重载的工况下，移车台定位情况良好，完全满足车辆上下移车台的精度要求。广州地铁一号线段内设备多都已使用十年以上，面临着技术淘汰、部件老化等问题，其中部分设备成本较高，主体构架尚好，改造成本可控，技术可行，具有升级、改造或大修的价值。

图4 高速前进梯形图

［1］ 廖常初.FX系列PLC编程及应用：第2版［M］.北京：机械工业出版社，2013.

［2］龚仲华.交流伺服与变频器应用技术：安川篇［M］.北京：机械工业出版社，2012.