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可编程控制技术(PLC)在8K机车控制系统的应用研究

2012-04-15

项目简介:

一、任务来源

8K机车的控制电路采用双机重联运用有触点逻辑控制系统,随着使用年限的增加,因继电器触点脏污、氧化、振动引发的故障频繁发生,目前以成为机车的惯性病害,严重影响运输生产;为适应铁路提速后可靠性、安全性新的要求;我段通过对原继电器控制系统的深入研究、分析和论证,并考虑其实用性、可靠性、经济性等方面因素,提出采用技术成熟,可靠性高的可编程逻辑控制器(PLC)系统取代原继电器控制系统,从而避免原系统可能发生的各类故障。

二、主要技术原理

本方案选用西门子公司的S7-300户外型PLC,模块式的结构,I/O ET200M扩展方式,并通过接口模块IM153将各I/O模块与Profibus-DP现场总线相连,实现CPU和I/O之间的数据在ms级内快速交换及故障诊断;软件主要分四个部分:功能软件(逻辑控制部分)、系统诊断及中断软件、冗余切换软件、触摸屏显示/管理软件。

三、关键技术

1.能与上一级计算机直接相联实现分级控制。

2.编程方法独特而简单,易学、易编、易改。

3.能在恶劣环境中运行,抗干扰性强,平均无故障时间达数万小时,降低劳动强度,大大提高生产率。

4.编程软件化,当机车需加装改造时,修改软件即可。缩短了设计、施工和调试周期。

四、完成主要过程

2003年9月立项,2004年6月完成设计,11月装车运行,2005年推广使用。

五、经费来源

路局拨10万元,其余段自筹。

主要效益:

一、直接效益

按照8K检修范围要求机车二次大修中需更新大、小继电器屏柜上的P8N型、1001型、PSU14N、1014型继电器、继电器座共计200个,检修成本达60余万元,其中,不包括更换屏柜上的控制线、续流管、故障指示脱扣,自动保险等相关费用。改用PLC后,直接替代大、小继电器屏柜,所需费用为:40万元,节约成本20万元。

二、间接效益

由于本方案采用西门子公司的户外型产品,可靠性高,使用寿命长,平均无故障时间高达20年,基本实现免维护,后期维修费用低;而采用继电器有触点控制的电路,根据检修范围及工艺大、中、小修修程中的继电器按要求下车检修并更新全部动、静触头,一台机车仅更换触头费用高达1万余元。按我段小修以上修程的任务量统计,2002年以前,仅该项支出高达70万元;因此,继电器触头的更换费用较高;PLC技术批量推广后仅次一项就可产生可观的经济效益。

三、社会效益

本项目的研制开发,成功地取代了传统的电力机车继电器控制电路,大量减少了控制电路的触点和布线,简化了机车控制电路的设计、生产和调试过程,并使机车电气系统具有实时检测功能,大大提高了电力机车在高速运行状态下控制系统的可靠性。若在现有机车或新造机车上推广使用,经济效益非常显著。

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