内燃机车电气控制系统采用PLC控制的分析

冯璐珂

（山西潞安矿业（集团）有限责任公司铁路运营公司， 山西 长治 046000）

引言

就当前的现状而言，我国内燃机车电气控制系统依然存在很多需要优化的地方，特别是机械运行方面。对此，基于先进的技术方式，将PLC控制应用在内燃机车电气控制系统的优化设计之中，从而对整个控制系统的部件进行升级、整合，形成集成化的控制体系，进而全面提高内燃机车电气控制系统的工作效率、质量。

1 PLC控制方式的相关介绍

1）PLC控制技术的优点。具有较强的稳定性、抗干扰性、适应性以及灵活性，同时PLC的编程相对简单，可操作性、扩展性优异，在使用的过程中PLC设计、安装、调试的工作便捷，维护、检修等工作量少。

2）PLC控制硬件的构成。中央处理器（CPU）、储存器、输入/出接口、扩展接口、电源、通讯接口、智能单元、智能I/O接口。

3）PLC控制的性能指标。存储容量、输入/出点数、扫描速度、智能单元的数量、扩展能力等。

4）PLC控制的编程语言。梯形图编程、状态流程图编程、指令表编程[1]。

2 采用PLC控制设计内燃机车系统机械设备的方式

2.1 I/O通道分配

PLC分为内部通道、外部通道。其中外部通道包含输入/出通道，简称I/O通道，主要负责与PLC外部的机械设备、接线进行沟通；内部通道实际就是内部继电器，其自身的功能能够取代有触点控制方式，全面提高了PLC控制的稳定性。具体而言，通道号是由三位十进制的数字构成的，如果在其后边再加入两位十进制的数字，就能够得出通道的具体地址。例如：000-009为输入通道，也就是输入继电器；010-019为输出通道，也就是输出继电器区。对此，I/O通道号的设定见表1。

表1 I/O通道号的设定

2.2 梯形图程序分析

2.2.1 梯形图指令设置

在对内燃机车电气控制系统机械进行PLC控制的过程中，需要保证PLC控制的转换开关、扳键开关、按钮等与内燃机车电气控制系统的电路一致，使机械设备的线圈受机孔扳键开关、总控扳键开关的双重控制，然后将内燃机车电气系统的负端与PLC输出点相连，从而形成梯形图。本文将结合梯形图指令表（见表2）对梯形图程序进行深入分析。

表2 梯形图指令表

2.2.2 梯形图分析

以表2为基础，结合下页图1、图2、图3对内燃机车电气控制系统采用PLC控制时设计的梯形图程序分析如下：

1）内燃机车打滑油。将1K闭合，而后PLC的输出模块就会形成回路；将3K闭合，此时输入通道0000也会随之闭合。因为RBC没有电动作，所以第2行通道1000打开时，线圈通电则滑油泵发生动作，从而开始打油工作。

图1 柴油机启动梯形图

图2 柴油机启动流程控制图

图3 内燃机启动电路图

2）柴油机甩车。如果盘车机械ZLS没有任何动作，且主手柄为“0”，便可以将启机闭合，并使0001导通，此时第三行的定时器TIM100会在50 s以后完成接通。随后，第四行的1001通道接通，同时使启动接触器连接电源，使得柴油机开始甩车，而当打开启机以后，柴油机则停止甩车[2]。

3）燃油供给。将4K闭合以后，柴油机停机保护、中间继电器20006均没有产生任何动作，而当接通第七行的01003输出点时，RBC线圈能够连接电源，实现供油的目的。

4）柴油机的启动。在燃油泵接触器发生吸合以后，1003输出点的常闭触指就会断开，行输出点1001并没有任何动作。如果按下启机的按钮，启动接触器就会延时并完成电吸合，从而辅助内燃机车的柴油机启动。在这一情况下，第8行1001输出点连接电源，常闭触指同样会断开，那将1000输出点断开，使得滑油泵接触器断电。

5）固定发电。当内燃机车电气系统的机械设备中的DC110V电压输出端发生故障，就会导致8K发生闭合等现象。同时，基于PLC控制系统的电器就会自行上锁，此时内燃机车就会利用当前的固定电支撑运行。另外，在梯形图连接图中，1006辅助发电控制常常断开，使得FLC在失去电压以后自行断电。在排除电气控制系统机械的故障以后，8K就会重新断开，并将5K合上，完成第11行1006的解锁工作，从而FLC继续发电。

6）压缩机工作。当内燃机的辅机进行发电以后，10K就会闭合，在风压力小于750 kPa的条件下，YK同样会发生闭合现象，那么梯形图电路的第14行的1005输出点就会导通，而此时风泵接触器会发生动作，并要求空压机进行工作。另外一种情况就是直接打开相应的开关，使PLC控制系统强行进行泵风，那么压缩机就能够脱离YK的控制。

7）内燃机车启动。首先，辅助发电，就是将5K关闭，此时第10行0003、1001常闭以及1006常闭都会依次实现导通。在这一基础上，1004也会导通，此状态下FLV线圈为通电装填，就能够完成QF发电[3]。其次，固定发电，如果发现电压调整器存在故障，8K就会闭合，此时第11行的0004就会导通，随后1006也会呈现导通状态，因此GFC通电。同时，第12行会自动闭锁，并进入到自动发电的状态。而第10的1006得电之后就会断开，因此辅助发电则会停止。在工作人员将故障排除以后，系统就能够恢复供电。最后，启动空压机。在QF进行发电以后，需要将10K闭合，如果总风缸压力在750 kPa以下，那么YK也会呈现闭合状态，所以第14行就会呈现导通状态。此时的线圈YC就会获得电流，而空压机便可以进行运转。或者将2QA进行手动关闭，同样能够将空压机启动，同时还不会受到风缸压力的影响，实现内燃机的启动。

3 采用PLC控制设计内燃机车系统机械设备的效果

1）在内燃机车的电气控制系统中应用PLC控制技术，优化了机车的基本功能，比如启动柴油机、启动机车等，同时PLC控制技术还改进了内燃机车运行的实际状态，更好地保护了系统的机械、线路，并可以准确、及时对故障进行排查。

2）采用PLC技术对内燃机车的电气控制系统进行优化以后，为乘务员处置途中机械故障提供了便利条件，甚至可以在运行状态下对LUC进行转换，从而继续完成牵引工作。

3）采用PLC技术优化内燃机车的电器控制系统，有效缩短了机械设备的调试周期、维护周期，极大延长了机车的使用寿命，提高了相关机械的利用率。

4 结语

将PLC控制应用在内燃机车电气控制系统之中，进一步优化了机械的性能，有效降低了电气故障的频率，简化了控制系统的线路，并有效减少了对机械的维护成本，提高了故障排查的质量与效率，延长了内燃机车机械的使用寿命，充分发挥了PLC控制的重要价值。

（编辑：王瑾）