移車臺的自動化控制系統

黃喆

摘 要：隨著軌道交通的快速發展，移車臺在有軌交通領域的用途越來越廣泛。介紹了移車臺的自動化控制系統，其可以提高移車臺的穩定性、減少操作人員的工作量、提高移車臺的使用效率。

關鍵詞：S7-1200；Profinet；變頻器；電梯式自動對軌

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.094

隨著有軌交通行業的快速發展，在機務段、車輛段、客車段、地鐵、輕軌的制造和檢修基地中，大型調車設備移車臺的應用范圍越來越廣泛，發揮著重要的作用。尤其是現在城市土地越來越稀缺的情況下，很多檢修和制造基地都被城市包圍，已經沒有多余的土地去鋪設軌道，使用移車臺來節省土地、提高土地的使用率已成為必然。

移車臺的主要作用是進行各種有軌車輛的平行轉軌、移庫，使車輛的檢修制造工藝流程可以順暢、連貫，省去了大量地面軌道，節省了寶貴的土地。移車臺為大型設備，需要移動的車輛包括所有軌道車輛，比如內燃機車、電力機車、公鐵兩用車、地鐵車輛、輕軌車輛、客車車廂等，具有體積龐大、質量巨大、欲動慣性大的特點；同時，移車臺需要進行的轉軌、對軌動作很多，移車臺需要對位的軌道數量很多，對軌頻繁，因此，對移車臺進行轉軌、對軌的穩定性和精度要求很高。只有這樣，才能保證轉軌車輛的準確移動和工藝的流暢性。目前，移車臺大部分都是手動對軌的，采用人工指揮，對軌精度差、效率低、作業時間長，極大地影響了車輛檢修制造的效率，制約了移車臺的使用效率。為了提高工作效率和降低工作難度，設計制造了高度自動化的移車臺控制系統，增加了自動對軌功能，重復精度可以達到±2 mm以內；智能化的可視操作界面簡化了移車臺操作的復雜程度，使移車臺的操作變得輕松、簡單、可靠，其在全國有軌交通行業已經得到了廣泛應用。

1 控制系統介紹

移車臺在一角設有1個司機室以及1個遙控器，或在對角上各設置1個操作室，可以根據實際情況靈活配置。操作人員可以根據實際情況選擇使用司機室內的操作臺控制，或者使用遙控器在室外進行控制。移車臺配有監控系統，自動控制系統和照明及輔助系統。

1.1 監控系統

監控系統包括4個攝像頭、1個自帶記錄功能的主機和1個顯示器。移車臺兩端的渡橋位置各設置有1個具有放大功能的攝像頭，主司機室對側設置有2個廣角攝像頭。在主控制室內，操作人員可以清晰地觀察到每個攝像頭監控到的圖像信息，顯示器上可以同時顯示出4個攝像頭的畫面。在移車臺行走時，操作人員可以通過主司機室對側布置的2個廣角攝像頭觀察到移車臺對面的情況。在移車臺對軌時，操作人員可以通過渡橋上布置的2個高倍攝像頭觀察到對軌任務的完成情況。

1.2 自動控制系統

自動控制系統包括1個西門子S7-1200PLC、多個擴展IO模塊、一兩塊觸摸屏（根據司機室的數量可以靈活配置）、多個定位傳感器（根據實際股倒數確定）、變頻器2個、電機2～4臺（根據不同載荷應用需求設置）及其他配套電子元器件。

1.2.1 可編程控制器S7-1200PLC

西門子S7-1200系列PLC是西門子新一代可編程控制，用于代替老一代S7-200系列PLC，現在已經廣泛應用于各種中小型自動化控制系統中。PLC為整個控制系統的運算核心，通過采集操作面板上的按鈕及搖桿信息以及相應的外部傳感器的輸入信號，經過PLC的CPU單元進行邏輯運算之后，根據運算的結果通過輸出點控制各個中間繼電器，再由中間繼電器控制各個接觸器吸合或斷開、控制變頻器執行相應的動作命令，完成自動控制。PLC通過PROFINET數據總線與觸摸屏通訊，將移車臺的運行信息及各種可能故障信息顯示在觸摸屏上。

1.2.2 觸摸屏

使用西門子的觸摸屏（具體型號根據實際需求確定），是西門子主要的人機界面產品，穩定可靠，界面清晰，廣泛應用于各種流水線、數控設備及自動化控制系統中。

移車臺司機室內設置的觸摸屏可以模擬顯示現場的股道分布情況，也可以顯示移車臺控制系統的各種故障狀態信息。通過觸摸屏可以控制移車臺自動行駛到目標軌道并自動對軌。

1.2.3 定位傳感器

在移車臺主司機室一側的兩端各設置了多個非接觸式定位傳感器（根據現場股倒數確定實際數量），通過地面設置好的感應塊，可以將移車臺的位置信息反饋到PLC，PLC通過反饋的信號執行相應的邏輯運算命令。

1.2.4 極限位置傳感器

在移車臺主司機室一側的中間位置，設置了2個非接觸式定位傳感器作為極限位置傳感器，當極限位置傳感器檢測到地面設置好的感應塊后，將信號反饋到PLC，PLC立即執行相應的極限位置邏輯，控制移車臺緊急停車。

1.2.5 變頻器

移車臺最重要的走行驅動元器件，2個變頻器通過PLC控制驅動2～4個走行電機（走行電機根據實際項目的需要數量會有所變化）。施行一拖二控制，變頻器之間通過PROFINET連接，實現主從控制，及保證2個變頻器的輸出保持一致。PLC通過PROFINET總線控制變頻器執行相應的動作，使移車臺可以平穩加速啟動、勻速運行減速停車以及精確自動對軌。

1.3 照明系統

移車臺作為全天候工作設備，在移車臺的兩側主梁上及渡橋位置均設有高亮度LED廣場照明燈，方便操作人員在自然光線不足的情況下操作。在司機室、操作柜和電器柜內均設有照明燈，方便設備檢修維護人員作業。

2 自動控制系統原理

自動控制系統可以實現類似于電梯式的控制效果，根據用戶提供的軌道編號，可以將各個軌道模擬顯示在觸摸屏上，每個軌道標號類似于電梯的樓層，通過設置的各種外部傳感器，操作人員可以像操作電梯一樣，操作移車臺實現全自動的走行及自動對軌動作。

2.1 軌道編號

根據用戶提供的軌道編號，可以將所有需要對軌的軌道模擬顯示在觸摸屏上，控制系統通過外部設置的各種傳感器可以實時監測移車臺的實際位置，操作人員只需要像操作電梯一樣操作移車臺，在觸摸屏上選擇目標軌道，移車臺就可以自行完成其余的行走及對軌動作。

2.2 位置控制

移車臺外部設有位置檢測傳感器，位置檢測傳感器可以將移車臺的實際位置實時地傳送給PLC，當操作人員輸入了目標軌道的編號時，PLC通過邏輯運算可以控制移車臺實現自動走行至目標軌道附近；執行自動對軌動作，直至與目標軌道對準，從而實現了移車臺電梯式的操作。

2.3 操作臺

操作臺上設置有觸摸屏、操作桿及相關按鈕指示燈，主要用于操作人員控制移車臺。觸摸屏主要用于全自動模式及地鐵式的自動對軌模式，同時，觸摸屏還會顯示控制系統的故障信息，方便操作人員和維修人員確定移車臺的鼓掌位置；半自動及手動操作移車臺可防止觸摸屏損壞，但無法進行全自動運行，因此，應設置備用操作方案，以防延誤生產，保證移車臺的可靠性。

3 實際使用

通過在貴陽、甘肅、南昌等地項目的實踐，此新型移車臺得到了用戶的廣泛好評，由于移車臺自動化程度很高，操作簡單、對軌精度高，所以，對操作人員的技術水平要求很低，易上手，移車臺操作人員僅僅需要熟悉操作流程就可以上手操作設備。

但是同樣因移車臺的自動化程度很高，對移車臺的檢修維護人員提出了較高的要求，需要基本了解整個控制系統的基本原理和接線原理，從而快速找出故障點。

4 結束語

此類型移車臺經過多次實踐得到了用戶的廣泛好評，操作簡單、快捷，運行穩定、可靠，既可以像電梯一樣全自動運行，也可以使用半自動及手動模式運行。尤其是具有自動對軌功能，無論移車臺的載荷大小都可以實現高精度的自動對軌動作，無需反復操作，深受使用人員好評。

〔編輯：張思楠〕

文章編號：2095-6835（2017）05-0096-02