工礦機車GK1F、GK1C柴油機調速控制

李兆林

【摘 要】本文以三菱PLC移位SFTR指令作為步進電機控制的核心，設計了簡潔、清晰、柔性、可靠的梯形圖，滿足了柴油機調速的控制要求。

【關鍵詞】SFTR指令；步進電機；梯形圖

0 前言

工礦機車GK1F柴油機調速控制方式采用的是操作風缸，涉及電風轉換，故障點多；GK1C柴油機調速控制方式采用無級調速驅動器，增加了成本且故障點也多。如直接對步進電機編程驅動，可減少中間環節，達到更好的效果。

1 調速程序設計思路

1.1 柴油機調速控制的要求

內燃機車柴油機調速器采用的是70BC340DA三相步進電機，運行工作方式是三相雙三拍。

（1）柴油機升降轉速方向控制。即步進電機轉向控制：正轉順序AB-BC-CA；反轉順序BA-AC-CB。

（2）柴油機轉速變化快慢控制。即步進電機步距角的行進速度。

1.2 調速程序框

根據上述控制要求，可作出柴油機調速控制（步進電機）運行時的程序框。可將程序分成三個方面設計。

（1）步進電機的運行條件。

（2）步進電機的步進控制。

（3）A、B、C三相繞組輸出對象的控制。

2 調速梯形圖程序設計

2.1 輸入﹨輸出（I﹨O）編址

控制步進電機的各輸入開關量及控制A、B、C三相繞組工作的輸出端在PLC中的I/O編址如表1所示：

2.2 步進電機運行邏輯

以柴油機運行條件及司控器觸點邏輯（表2），制定出步進電機運行邏輯條件（表3）

內燃機司控器采用的是TKS手柄式控制器，共5個位置，即“0”、“1”、“降”、“保”、“升”

其觸點對應的邏輯關系如下（表2）：

2.3 移位程序設計

采用三菱PLC移位SFTR指令，按照三相雙三拍的步進順序控制，用組合位元件K1M0組成移位內部繼電器，其初值賦予K8，真值表如表4。

移位指令啟動條件，用定時器T246每隔10ms，產生一個脈沖移位信號，向右移動1位，步進電機轉動一個步距角（一拍），完成三次（三拍）后，立即對K1M0賦初值。

根據移位內部繼電器輸出狀態作出步進電機的正反轉狀態真值表，如表5所示，可得出三相繞組的控制邏輯關系式：

正轉：

A相：Y0=M3+M1

B相：Y1=M3+M2

C相：Y2=M2+M1

反轉：

A相：Y0=M3+M1

B相：Y1=M2+M1

C相：Y2=M3+M2

2.4 梯形圖程序

根據以上分析，即可寫出調速梯形圖程序如下：

其中：

（1）0-13步為步進電機的運行條件。

（2）18-34步為步進電機的步進控制。

（3）44-55步為步進電機的輸出控制。

2.5 梯形圖程序柔性化

本程序結構簡潔，邏輯清晰，而且非常容易修改。內燃機車裝載的柴油機有濟柴的12V190ZJ系列調速器，有6240ZJ系列的柴油機。裝載的柴油機不同，升降轉速快慢要求不一樣，可以通過調整程序里面的T246的定時時間（即脈沖產生的周期），改變每步距角的時間，即可改變升降轉速的快慢。

本次采用的步進電機工作方式是三相雙三拍的運行模式，可以更改成三相六拍的工作模式，只需把位組合元件改成K2M0，初值賦K64，其他程序按照以上的思路更改即可。

2.6 plc掃描周期的影響

本文采用的三菱FX2N系列PLC運行速度快，掃描周期短。經調試，本程序掃描周期為1-2ms，而程序產生的定時脈沖時間為10ms，遠大于PLC的掃描周期。經試驗，步進電機工作平穩、無丟步、滯后現象。

3 結束語

本設計是用PLC直接控制步進電機，減少了故障點，節省了中間環節的成本，保證了柴油機調速的平穩可靠。還可根據柴油機的特點，改變步進電機的步進速度，匹配不同柴油機升降轉速。

[責任編輯：湯靜]