BS-1200型邊坡清篩機(jī)電氣系統(tǒng)研究

引言

BS-1200型邊坡清篩機(jī)(以下簡(jiǎn)稱"邊坡車"）是以美國(guó)LORAM公司生產(chǎn)的SBC21型邊坡清篩機(jī)為基礎(chǔ),結(jié)合我國(guó)鐵路實(shí)際運(yùn)行情況研制開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)化大型養(yǎng)路機(jī)械。

電氣系統(tǒng)是邊坡車的核心,主要包括供電系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、車內(nèi)通信、安全聯(lián)鎖及行車安全設(shè)備等。

1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

如圖1所示,邊坡車由裝載車、篩分車和兩車連接電氣系統(tǒng)三部分組成。

(1）裝載車由前轉(zhuǎn)向架、動(dòng)力間、液壓泵室、駕駛室A、電氣控制柜、作業(yè)控制臺(tái)、挖掘斗輪、橫向輸送帶、燃油箱、后轉(zhuǎn)向架、1#輸送帶、走行控制臺(tái)等幾部分組成。邊坡車的控制與顯示采用PLC控制系統(tǒng),是整車核心,實(shí)現(xiàn)牽引運(yùn)行和作業(yè)低速走行控制,冷卻風(fēng)扇控制,牽引/作業(yè)工況下的順序邏輯控制、安全聯(lián)鎖控制等,顯示作業(yè)車運(yùn)行狀態(tài),具有故障保護(hù)及顯示功能和故障處理指導(dǎo)功能。

(2）篩分車由2#輸送帶、前轉(zhuǎn)向架、輔助發(fā)電機(jī)組、回填裝置、振動(dòng)篩裝置、整形裝置、駕駛室B、走行控制臺(tái)、清掃輪、后轉(zhuǎn)向架、作業(yè)控制臺(tái)、旋轉(zhuǎn)輸送帶、污土輸送帶等幾部分組成。輔助發(fā)電機(jī)組為整車總電源,發(fā)出來(lái)的電分別分配給裝載車和篩分車,再由負(fù)荷分配中心分配給各控制支路。

(3）兩車連接是裝載車和篩分車之間聯(lián)鎖控制信號(hào)。

2供電系統(tǒng)

主要由輔助發(fā)電機(jī)組完成供電,輔助發(fā)電機(jī)組發(fā)出來(lái)的AC220V/50Hz交流電分別分配給裝載車和篩分車的總控箱,再分配給控制回路。供電系統(tǒng)由蓄電池控制電路、DC24V、DC12V、DC10V、DC5V供電系統(tǒng)和AC220V/50Hz供電系統(tǒng)組成,如圖2所示。

2.1DC24V蓄電池供電系統(tǒng)

用于主發(fā)柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)給柴油機(jī)控制器提供電源,同時(shí)為整車的安全聯(lián)鎖控制電路和無(wú)火回送軸溫報(bào)警系統(tǒng)提供電源。2.2AC220V/50Hz供電系統(tǒng)

車上設(shè)有輔助發(fā)電機(jī)組,給空調(diào)機(jī)組(冷暖）、加熱裝置、電暖風(fēng)機(jī)、司機(jī)室增壓器、應(yīng)急泵、水泵以及作業(yè)照明系統(tǒng)提供電源。

2.3DC24V供電系統(tǒng)

負(fù)載有PLC控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、控制繼電器、液壓系統(tǒng)閥驅(qū)動(dòng)模塊、刮雨器、除霜風(fēng)扇等。

2.4其他負(fù)載供電系統(tǒng)

其他供電系統(tǒng)有DC12V、DC10V、DC5V,分別為司機(jī)室內(nèi)控制臺(tái)上的操作手柄提供電源。

3PLC控制系統(tǒng)

控制與顯示采用PLC控制系統(tǒng)。

PLC控制系統(tǒng)的核心任務(wù):根據(jù)司機(jī)指令通過(guò)柴油機(jī)控制器和傳動(dòng)箱控制器(或低速走行控制器）完成對(duì)柴油機(jī)和液力傳動(dòng)箱(或低速走行液壓泵）的實(shí)時(shí)控制,牽引/作業(yè)運(yùn)行的實(shí)時(shí)控制,冷卻風(fēng)扇控制,牽引/作業(yè)工況下的順序邏輯控制、安全聯(lián)鎖控制等,顯示邊坡車運(yùn)行狀態(tài),具有故障保護(hù)及顯示和故障處理指導(dǎo)功能。

3.1系統(tǒng)組成

主要由觸摸顯示屏、INTERNET通信模塊、CPU、數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊、溫度采樣模塊、高速計(jì)數(shù)模塊及隔離電源等組成,如圖3所示。

3.2功能描述

3.2.1主要功能

網(wǎng)絡(luò)功能:柴油機(jī)控制:傳動(dòng)箱控制:低速走行控制:作業(yè)工況各工作裝置順序邏輯控制:液壓油冷卻風(fēng)扇控制:空轉(zhuǎn)保護(hù)控制:空氣制動(dòng)與液力制動(dòng)聯(lián)鎖控制:安全聯(lián)鎖控制:牽引/作業(yè)工況時(shí),離/合齒控制:故障分級(jí)及保護(hù):輪徑手動(dòng)修正功能:機(jī)車運(yùn)行參數(shù)顯示記憶功能:轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能:兩車間邏輯控制。

3.2.2顯示信息

故障信息:機(jī)車走行速度、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、運(yùn)行工況、日期:機(jī)車運(yùn)行方向:蓄電池電壓:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、運(yùn)行總時(shí)間、油壓、冷卻液溫度、燃油消耗量:液壓油箱溫度、液壓油箱油位、環(huán)境溫度、軸承溫度:運(yùn)行里程累積:挖掘輪和松碴器位移、各工作裝置液壓系統(tǒng)補(bǔ)油壓力和負(fù)載壓力:各工作裝置限壓值、自動(dòng)停機(jī)限壓值:各工作泵和馬達(dá)最小最大電流標(biāo)定、液壓油冷卻風(fēng)扇標(biāo)定、編碼器標(biāo)定:PLC各卡槽信息顯示。

3.2.3自我診斷

各種故障信息包括故障名稱、故障發(fā)生時(shí)間、故障確認(rèn)時(shí)間。報(bào)警信息包括:整機(jī)覆蓋報(bào)警:變速器狀態(tài)報(bào)警:液壓油油位低報(bào)警:液壓油無(wú)油溫信號(hào)、油溫高報(bào)警:液壓系統(tǒng)故障:緊急停機(jī)報(bào)警:交權(quán)控制失效報(bào)警:制動(dòng)缸無(wú)壓力報(bào)警:操縱手柄無(wú)效報(bào)警:發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度高、油壓低、油壓高、蓄電池電勢(shì)低、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超限報(bào)警。

3.2.4監(jiān)測(cè)狀態(tài)

軸承溫度:挖掘輪、松碴器橫向與縱向位移量:各工作裝置作業(yè)速度:列車重要運(yùn)行數(shù)據(jù)的狀態(tài):柴油機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

4車內(nèi)通信

分別在駕駛室A和駕駛室B內(nèi),通過(guò)兩車連接電氣實(shí)現(xiàn)走行或作業(yè)模式下,兩車司機(jī)之間的內(nèi)部溝通聯(lián)系通話。

5安全聯(lián)鎖控制

分為機(jī)械鎖定控制、緊急停車控制、行車安全控制系統(tǒng)、無(wú)火回送軸溫報(bào)警系統(tǒng)等。

5.1機(jī)械鎖定控制

指機(jī)車被禁用,禁用行駛和液壓功能,但允許發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。(1）在進(jìn)行日常檢查及燈具維護(hù)時(shí)需禁用機(jī)車,以保證操作人員安全。(2）機(jī)械鎖定開(kāi)關(guān)分別位于走行控制臺(tái)和作業(yè)控制臺(tái)以及工作裝置兩側(cè),工作人員在進(jìn)行日常檢查時(shí),須注意將此開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)至鎖定位并掛牌上鎖,避免其他人誤動(dòng)作,完成維護(hù)后方可解鎖。(3）復(fù)位按鈕僅位于裝載車司機(jī)室,綠色指示燈亮表示車可被正常操作。(4）僅用于檢查,不用于維修。

5.2緊急停車控制

指在非正常情況下快速關(guān)閉系統(tǒng),關(guān)閉主發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。在緊急停車期間,液壓動(dòng)力快速消除,這樣就無(wú)法產(chǎn)生負(fù)載。隨即實(shí)施停車制動(dòng)并關(guān)閉所有功能(依靠蓄電池24V電壓供電的煙霧報(bào)警器和照明燈除外）。

(1）按下控制元件附近的"緊急停車"按鈕(分別位于裝載車和篩分車司機(jī)室的走行控制臺(tái)及作業(yè)控制臺(tái)）。(2）通過(guò)系統(tǒng)軟件做出反應(yīng):如果系統(tǒng)軟件檢測(cè)到超出系統(tǒng)安全限制出現(xiàn)故障,則系統(tǒng)軟件將啟動(dòng)緊急停車。(3）復(fù)位:在緊急停車后按此按鈕可將機(jī)車復(fù)位。從任何駕駛室發(fā)出緊急停車命令后,"緊急停車復(fù)位"按鈕亮起。"機(jī)車緊急停車"按鈕復(fù)位后必須按下"緊急停車復(fù)位"按鈕,讓機(jī)車在緊急停車后啟動(dòng)。

5.3行車安全控制系統(tǒng)

行車安全設(shè)備工作電源為DC24V。由GYK軌道車運(yùn)行控制設(shè)備和wTTJ-G機(jī)車綜合無(wú)線通信設(shè)備等組成,系統(tǒng)能夠適應(yīng)自動(dòng)及半自動(dòng)閉塞方式,適應(yīng)各種信號(hào)制式。

5.4無(wú)火回送軸溫報(bào)警系統(tǒng)

根據(jù)TB/T3057一2002《機(jī)車軸承溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置技術(shù)條件》和TB/T2226一2002《鐵道客車用集中軸溫報(bào)警器技術(shù)條件》,軸溫報(bào)警器具有軸溫信息監(jiān)測(cè)、顯示、聲光報(bào)警、軸溫信息記錄、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)以及長(zhǎng)時(shí)間無(wú)火掛運(yùn)等功能。

6主控權(quán)控制

駕駛室A和駕駛室B擁有主控權(quán)控制,通過(guò)工況的判斷以及控制權(quán)選擇保證只有一處能實(shí)現(xiàn)行車控制。

(1）當(dāng)駕駛室A為前導(dǎo)時(shí),將駕駛室A走行控制臺(tái)上的前導(dǎo)/后隨選擇開(kāi)關(guān)置前導(dǎo)位,同時(shí)駕駛室B走行控制臺(tái)上的前導(dǎo)/后隨選擇開(kāi)關(guān)置后隨位,方能保證駕駛室A掌握主控權(quán),控制走行方向。

(2）當(dāng)駕駛室B為前導(dǎo)時(shí),將駕駛室B走行控制臺(tái)上的前導(dǎo)/后隨選擇開(kāi)關(guān)置前導(dǎo)位,同時(shí)駕駛室A走行控制臺(tái)上的前導(dǎo)/后隨選擇開(kāi)關(guān)置后隨位,方能保證駕駛室B掌握主控權(quán),控制走行方向。

7結(jié)論

(1）PLC控制系統(tǒng)可以對(duì)邊坡清篩機(jī)各工作裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,對(duì)各種工況信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警,現(xiàn)場(chǎng)工作人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備運(yùn)行故障,提高了工作效率。

(2）BS-1200型邊坡清篩機(jī)完成了通電、發(fā)動(dòng)、型式等試驗(yàn),運(yùn)用過(guò)程中各工作裝置的功能實(shí)現(xiàn)到位,達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)要求,電氣系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,取得了很好的效果。