移动式架车机的现场总线控制方案设计

移动式架车机的现场总线控制方案设计

冷强

深圳市地铁集团有限公司广东深圳518000

摘要：以深圳市龙华现代有轨电车的架车机为例，介绍了以西门子S7－1500系列PLC和ET200MP系列从站为控制核心的多组移动式架车机现场总线控制系统，阐述了架车机电气系统组成和同步控制的现场总线控制解决方案。

关键词：移动式架车机；PLC；ET200MP；现场总线控制

ThemobileliftingjackselectricalcontrolsystemoftheFieldbusdesign

LENGQiang

（ShenZhensubwaygroupco.，Ltd.，ShenZhen518000，China）

Abstract：BasedonShenZhenlonghuamobileliftingjacksasanexample，thispaperpresentstheSiemensS7-1500seriesPLCandET200MPseriesfromstandingasthecontrolcoreofmultiplesetsofmobileliftingjacksdistributedsynchronouscontrolsystem，describesthebasiccontrolprincipleofPLC，softwareandhardwarecompositionandFieldbuscontrolsolutionofsynchronouscontrolsystem.

Keywords：Mobileliftingjacks；PLC；ET200MP；Fieldbuscontrol

1概述

移动式架车机是轨道交通车辆架大修检修的必备设备之一，它的作用是将车体同步架起，可以对转向架进行更换，也可根据需要将车体同步举升到任意高度对其底部进行检修作业。随着轨道交通的快速发展，其应用也越来越广泛，在地铁、有轨电车的车辆段经常看到其身影。

地铁车辆、有轨电车为多编组运用，且地铁车辆、有轨电车的结构与编组不同其架车点和需要的架车机数量也会有变化，为了满足检修的需要，对架车机的性能和控制提出了新的要求。

深圳龙华有轨电车，采用4节编组，后期有可能再增加编组，且面临后期采购车辆的车辆构造有可能也不同，为适应上述多变的实际需求，采用多组移动式架车机，在机械设计上，采用单体移动式架车机满足承载能力；在电气设计上，改传统的集散式电气设计（DCS）为现场总线设计（FCS）。

2现场总线控制方案设计

深圳龙华有轨电车采用移动式架车机共16台，分四组，每组4台，需实现整列、分组、单列的架车作业需求。

电气系统采用PROFINET总线，中央处理器、ET200MP、触摸屏通过PROFINET相互通讯，传输速率为100Mbps，实现了中央处理器与触摸屏及ET-200MP系统进行快速数据交换与控制。

主控柜：中央处理器采用西门子S7-1500系列PLC、IO模块采用ET200MP分布式IO模块、触摸屏选用SIMATICTP1200触摸屏。

分控柜：中央处理器采用西门子S7-1500系列PLC、IO模块采用ET200MP分布式IO模块、触摸屏选用SIMATICTP700触摸屏。

系统软件采用西门子的TIAPortalV13进行编写。首先在网络视图中建立CPU与ET200MP的网络连接实现分布式IO网络，并分配正确的IP地址，再在程序块添加需要的组织块、功能和功能块以及数据块，构成整个架车机的软件系统，组织块主要用来初始化系统和调用各个功能块，各个功能块主要用来完成数据采集和执行命令的输出。

2同步控制

架车机的同步控制是移动式架车机的关键控制技术之一。根据TB/T1686－2000行业标准中第3.8.2条中规定：为保证每组架车机安全作业，应同时配置架车机同步控制装置，该装置应具有运行高度显示、超差自动调整、超限自动停机报警等功能。标准中第4.2.3.2条中规定：同步试验应成组进行，试验内容包括高度显示功能正确，当4台架车机中任意两点高程差达8mm时，系统自动调整；当任意两点高程差大12mm时，系统自动停机并锁定，同时报警。

图2中，已选定4组架车机，且此时托头已接触车体到位，安全确认信号有效，可以进行下一步架车作业。图3中显示此时正在进行架升作业，由于第2组MJL3和第4组MJL2已进入同步调整状态，待调整完毕后会继续执行上升动作。图4为故障信息页面，此图中，第1组MJL1到达上极限位置，产生上极限报警；第2组MJL2安全螺母磨损量已超过允许值，产生了螺母磨损报警；第3组MJL3已到达下极限位置，产生了下极限报警；第4组架车机正常，无故障报警。

图2架车状态示意图

图3高度显示示意图

图4故障信息示意图

深圳龙华架车机同步控制设计，当1-4组同步升降时任意两点高程差达到6mm时准备调整，达到8mm时开始调整，调整到小于2mm时停止调整。架车机升降速度设计为216mm/min，CPU最大扫描周期为100ms，所以一个扫描周期架车机上升的高度为：h=216/60000*100=0.36mm。架车机丝杠螺距为12mm，丝杠转一圈输出12个脉冲，即产生一个脉冲架车机上升1mm，所以产生一个脉冲需要的时间为：t=1/0.36=2.8个扫描周期。所以在架车机正常升降过程中不会丢失脉冲。经计算一个扫描周期的升程为0.36mm远小于调整范围。现场总线的技术参数同上，所以采用现场总线控制也能有效解决。

3架车机分布式控制系统的可扩展性

龙华有轨电车的移动式架车机采用了FCS控制方式，实现新技术的运用。当后期车辆扩展编组时，同样架车机也面临扩展，采用移动式架车机的现场总线控制方案可以有效解决架车机的扩展问题。当系统需要扩展时，硬件上只需增加与现有架车机同样的分控制柜，增加的分控制柜只需要通过一根电源线给分控制柜供电，一根PROFINET总线与总控制柜进行数据交换即可，软件只需作少量修改，人机界面能实现友好交互。

4结束语

经过反复严格的试验、调试以及近一年的现场实际使用，证明了采用了现场总线控制系统的移动式架车机安全、可靠，同时也具有操作简单、维护方便、人机界面直观实用等优点，设备符合行业相关标准，能够满足深圳龙华有轨电车架车作业的需求。在深圳轨道交通，深圳龙华有轨电车率先实现了移动式架车机的现场总线控制方案设计与应用。随着地铁、轻轨等城市轨道交通的发展，采用了现场总线控制系统的架车机以其灵活的组合扩展优势，也必将轨道行业中获得越来越广泛的应用。

参考文献：

［1］廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用.重庆：重庆大学出版社，2001年2月1日

［2］郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术.东南大学出版社，2009年9月1日

［3］伯杰.西门子S7－300/400PLC编程语句表和结构化控制语言描述［M］.北京：人民邮电出版社，2008.

［4］中华人民共和国铁道部标准（TB/T1686－2000）

［5］黄向慧，杨世兴，黄梦涛.现代电气自动控制技术.北京：人民邮电出版社，2009年.