可编程控制器在地铁车辆轴承清洗机中的应用

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关键词:摘要:本文介绍了以西门子S7-200系列可编程控制器216为核心的控制系统的组成及特点和基本原理,说明了在实际应用中的一些措施和解决办法。摘要:本文介绍了以西门子S7-200系列可编程控制器216为核心的控制系统的组成及特点和基本原理,说明了在实际应用中的一些措施和解决办法。关键词:地铁,车辆检修设备,思承清洗机,可编程控制器,自动控制。1前言:地铁...
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  • 摘要:本文介绍了以西门子S7-200系列可编程控制器216为核心的控制系统的组成及特点和基本原理,说明了在实际应用中的一些措施和解决办法。

摘要:本文介绍了以西门子S7-200系列可编程控制器216为核心的控制系统的组成及特点和基本原理 ,说明了在实际应用中的一些措施和解决办法 。
关键词:地铁,车辆检修设备,思承清洗机 ,可编程控制器,自动控制。
1前言:
地铁车辆滚动轴承清洗机是为德黑兰地铁客车42724QT、152724QT型轴承进行除锈 、清洗的设备。它可以对轴承外圈进行除锈,采用热水溶液和清洗剂对轴承(轴承内圈清洗应在其它设备中完成)进行压力清洗 ,清水漂洗,热风烘干、压力油洗等工序,最终使轴承无油污、锈迹 ,达到检修要求的清洁度 。
由于该设备是出口产品 ,因此对整机的要求比较高。尤其是对电控系统要求,体现在以下几方面:
1.1可靠性
必须保证设备在大修周期内无大故障,在工艺检修作业时工作稳定可靠。因此对控制方案 ,器件的选择与配置,抗干扰措施等均有较高要求 。
1.2友好
要求人员是否简洁明了,最好采用溶汇人机工程学和工业设计理念的傻瓜式人机界面。
1.3设备的维护性
必须提供良好的维护性能。例如快速调换器件 ,良好的器件及布线识别,经济而又适合的操作空间等等 。
2轴承清洗机的工作原理
2.1轴承清洗机的机械原理图:
如图2--1所示,为轴承清洗机的机械结构原理图 ,包括部分外围电器件布置图 。
其基本愿理如下:
轴承清洗机的机械结构,采用卧式机身。
轴承清洗机的这种结构具有以下特点:
(1)结构紧凑,减小体积。
(2)轴承从侧面进出该机 ,自动工作,便于实现自动化工作线 。
(3)多工位递进,同时工作 ,提高了效率。
(4)功能强大。包括手动 ,自动,点动等 。
(5)电气系统采用西门子公司S7—200的216为核心,西门子和法国TE等产品为外围电路。
整个系统共分为六个工位:
I工位为轴承提升工位。
Ⅱ工位为轴承外圈除锈工位 ,驱动使刷子旋转,使刷子压到轴承外圈外表面,同时还使刷子做轴向 往复运动 ,以清除轴承外圈污锈;
Ⅲ工位为洗涤剂清洗工位,喷射洗涤剂以清除油污;采用二个侧洗头同时工作 。
Ⅳ工位为清水冲洗工位,冲洗掉轴承上的洗涤剂残留物。
Ⅴ工位为油洗工位 ,以防锈蚀;
Ⅵ工位为烘干工位。



2.2气动系统动作执行原理图
其功能包括轴承提升,除锈刷子进給和摆动,侧洗头往复进給 ,轴承顶出,开门等动作 。如图2—2所示。其中采用六个顶出缸是为了使各工位的轴承有序地执行工位程序,保证彼此不发生冲突。
如图2--1所示 ,行程开关XK1指示轴承提升的气缸到位 ,行程开关XK6,XK7指示开门和关门的气缸到位 。
2个侧洗头往复进給的频率为5秒1次,它的往复进給运动由行程开关XK2 ,XK3及XK4,XK5的位置决定 。如图2—2所示,在气动图上它们由同一阀控制。
五个开关门的气缸亦由同一阀控制。


2.3电磁执行器件动作真值表
其中包括喷水 ,喷油,喷清水的阀的电磁铁,轴承提升 ,除锈刷子进給和摆动,侧洗头往复进給,轴承顶出 ,开门等气动阀的控制电磁铁等的动作真值 。如表2—3所示。
2.4电执行器件动作逻辑图
其中包括整个轴承清洗的工艺过程,诸如洗涤液温度,喷水 ,喷油 ,喷清水的阀的电磁铁,轴承提升,除锈刷子进給和摆动 ,侧洗头往复进給,轴承顶出,开门等气动阀的控制电磁铁等动作。如图2—4所示 。




3轴承清洗机电控系统设计上的几方面措施与对策:
3.1设备的可靠性对策
考虑到环境的潮湿 ,采取如下对策:
(1)电控柜与清洗主机相分离,杜绝水的泄漏和喷溅以防电器件受潮。
(2)合理布局电控柜,留出合理通风空间;
(3)在柜内加装带滤网的通风扇 ,加装带滤网的百叶窗等;
(4)加强管道布线和设备连线时的防水处理;
(5)针对现场实际,留出可变高度的走行式电控柜地脚;
为加强系统的内在可靠性,加强了以PLC为核心的抗干扰措施。如:
(1)带有印刷电路板的器件加装防振胶垫 ,电控柜地脚加防振垫;
(2)保证PLC电控柜机和PLC本身的正确接地 。单独设置专用地线;
(3)合理排布柜内器件布局,实行强弱分离;交流与直流分离;输入与输出分离;PLC远离动力线 、交流线和继电器;
(4)加强隔离与屏蔽,在PLC电源入口处布置隔离变压器以去除常模干扰和共模干扰;采用金属网隔离等;
(5)合理采用导线型 ,区别不同情况分别采用双丝线 ,单端接地屏蔽线等等。
3.2关于人机界面友好的对策
在满足功能的前提下,尽量引入工业设计的理念,以工业设计的方法和手段 ,使产品的形态与功能、结构和工艺以及人——机——环境达到协调统一。
考虑到诸多相关因素,例如,机器的颜色是否对伊斯兰教徒有忌讳;电控柜外观比例、色彩是否协调等等 。
考虑到人出口设备的人——机——环境的关系 ,也应做相应处理,例如:
(1)电控柜的操作面板高度应符合伊郎等中西亚地区人的平均身高,使操作者操作便捷 、不费力;
(2)操作台面板尽量采用“傻瓜式设计 ” ,带有各种指示和英文说明,有自动流程和手动流程的线条设计,使操作者一目了然;而其功能排序严格按照工艺流程的次序。
(3)急停按钮放置在距其它按钮较远且醒目的地方;
(4)电控柜的布置要既利于观察电器件的执行情况 ,又要方便地观察工件在设备中的情况。
3.3关于设备的易维护性的对策
考虑到伊朗地铁运营的实际,提高设备的易维护性尤为重要 。
(1)电控柜内设有放置调试用编程器的可拆卸托架;
(2)电控柜内设置供照明和连接电烙铁用的插座;
(3)经常拆卸线缆处的端子体积要大些,可靠性要高 ,因此选用phonix的UK系列端子 ,对于电磁阀的输出部分,选用UK系列带熔断器的断子 。既增加了可靠性,又减少了体积。
(4)采用线槽+导轨+背板的布线方式 ,方便器件的更换和临时连接调试线;同时不影响设备外观。
(5)在电控柜外侧装设专用大连接器和主机设备相连,便于排错和运输,也便于联机调试等等 。
3.4在设计上保证一定冗余
针对可能出现的各种问题 ,提出应对各种故障的方案、兼容考虑各种方案。
其次采取相应措施,例如,配电柜内易损件处给予一定数量的备用器件 ,以方便现场立即更换,快速恢复到工作壮态;同时,可以设计出冗余的端子和跳线器相结合 ,以实现不同的控制和自检功能。在PLC上也采用调试程序和工艺运行程序相结合方式,或者更换PLC的E2PROM来实现不同的控制流程 。
3.5轴承清洗机电控的基本构成与功能
控制系统由电气控制柜和外部电气执行元件构成。电控柜包括柜体、操作面板 、配电盘 、接线端子、接插件等构成。其方案一电气原理图如图3—5所示 。
本机采用可编程控制器S7--200系列的216加上扩展板块16入16出的6ES7-223-1PL00-OXAO和8`




入8出的扩展模块6ES7-223-1PH00-OXAO。采用灯H9,H11 ,H12编码来显示故障类型。因而故障的定位须靠使用说明书上的说明来一一对应解释 。
为保证24VDC的供电 ,选用西门子公司的SITOP电源,额定电流5A。如图3—5所示,洗涤剂泵电机采用Y—Δ启动器 ,由外部手动控制,其它的电机亦如此。在自动循环流程中,用电磁阀来控制相应的液流喷出或关闭 。
为抗干扰考虑 ,在PLC216的电源输入端采用自耦变压器来抑制来自交流电源的干扰 。
为维修方便考虑,在电控柜内安装交流220V的电源插座PLUG,供照明灯HE1电烙铁使用。
洗涤剂泵电机 ,驱动电机等均采用断路器保护的方式以减少空间体积。
上电开关S通过接触器K来供给继电器组和电磁阀组电源 。
KM1,KM7,KT1 ,KM8组成Y-△启动器。KT为电子式时间继电器H5CN的线圈。
KM2─KM6为继电器线圈,1DT─14DT为电磁阀线圈 。
面板上的复位按钮RESET,用于在手动过程中 ,把各执行器件(包括机械执行器件)回复到初始位置。
急停按钮EMERGENCY STOP ,用于在运行过程中,紧急停止。
面板上的三个信号灯H9、H11 、H12组成故障显示器,以编码形式定位故障类型 。
灯测试旋钮SA17能在停止模式下 ,使所有面板上的信号灯以1秒的间隔闪烁,从而诊断灯的好坏。
对于各电磁阀,采用RC吸收网络和压敏电阻来施过压保护。
自动模式下的开始旋钮SA16用来开始自动流程 。
系统共有三种工作模式:由转换开关SAI实现。
手动模式:在此模式下 ,按下任何一个按钮都将产生一个相对应的动作。主要是由于调试和设备维修 。当然,按照操作面板上的流程指示,也可以采用手动方式完成整个工作流程 。
停止模式:在此模式下 ,提供系统测试功能。
自动模式:在此模式下,系统的运行由外部输入状态信息及设定的程序所控制。此模式是本系统日常正常工作模式,在选择旋钮SAI旋到自动模式后 ,旋动自动启动钮SA16自动工作流程就开始,系统自动完成整个清洗机的复位,主定时时间参数输入(主定时器由人工输入后被记忆 ,即使掉电也可保持设定定时范围为0—10分钟)及计时 ,各工序流程的进行以及故障信息显示等等 。一但主定时时间到,整个流程自动结束。
方案二,如图3—6所示 ,采用文本<





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