內燃機車PLC控制系統及優化方式研究

芮井成 鄧彥成 白光偉 方文杰 羅振勇

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，內燃機車交通運輸服務需求不斷增加，其運行速度和運行負荷大大增加，因此，對內燃機車控制系統的要求也越來越高。然而，常規內燃機車控制系統的電路控制觸點多結構復雜，操作維護困難，易發故障。如果持續大電流，電路很可能會燒壞，進而威脅到行車安全。基于PLC的內燃機車邏輯控制系統電路更精簡，系統運行更穩定，運維成本也更低。因此，有必要積極探討基于PLC的內燃機車邏輯控制系統，有效提高內燃機車控制效率。

關鍵詞：內燃機車;PLC控制系統;優化方式

引言：當前內燃機車基礎制動系統在機車中應用較為廣泛，對系統運行具有重要的推動作用，當前在很多設備中均被使用，技術原理不復雜，應用優勢明顯，當前被廣泛推廣。但是經過長期使用之后，由于系統內部以及外部綜合要素的影響，系統實際運行過程中可能出現這樣那樣的故障，給系統的正常運行造成了不良影響，要求進行必要的故障診斷、預測與分析，及時解決系統運行中的一些實際問題，在進行正確故障診斷的基礎上采取正確的應對處理對策，為系統正常運行提供保障。

一、PLC技術簡述

所謂PLC技術，簡單來說就是可編程控制器，可以按照實際需要選擇控制模塊，相關的控制程序能夠保證在控制功能方面的需求切實滿足，在工業領域中已經得到了廣泛應用。PLC在質量方面是具有優勢的，而且可靠性較高。CPU選用的是達到工業級的信號處理器，相關的元件也都達到了工業級，從廠家直接購買，電源元件的審核是十分嚴格的，確保選擇的元件不存在任何質量問題。

二、柴油機控制

所謂柴油機控制，簡單來說就是供電啟動、停機。從柴油機啟動來看，和汽車啟動方式是大致相同的，在油水溫度不低少于20度的基礎上，將司機控制器手柄置于零位，換向手柄置于中間位，合輔助機油泵開關，打滑油1-2分鐘，合燃油泵開關，燃油壓力150-250kPa，手動啟動按鈕3S，延時45-60S后接觸器可以獲得電源，啟動電機驅動柴油機，在5S內柴油機點火啟動。

三、電氣保護電路控制

內燃機車配套多項保護裝置，如盤車保護裝置、溫度保護裝置、過流保護裝置、空轉保護裝置、油壓保護裝置等，以有效確保柴油機及其他電氣設備的穩定工作，進而有效保障機車安全運行。在基于PIC的邏輯控制系統中保留原有保護裝置，將保護裝置電路對應的觸點作為相互鎖定觸點融入PLC程序中。換向手柄在“制動”位時，司機控制器SK1開關接通，輸出1103點接通，斷開制動電空閥2HGg，制動線圈通電。主手柄置于“1”位，勵磁機勵磁電路接觸器LLC線圈和勵磁接觸器LC線圈按照規定的順序執行動作，1104、0204、00205、1103、1204接通，電阻制動接觸器ZC線圈通電，實現電阻制動。如果測速發電機CF發生故障，則接通故障勵磁開關9K，1104、0003、1101常閉，0201、1007導通，和1104并聯的常開觸點自動鎖定。打開繼電器GLFC線圈電源，斷開測速發電機電路，排除故障源。同時，0201、1006接通，固定發電接觸GFC線圈接通，開始固定發電。然后將主手柄抬至“l”位置為柴油機充電，從而可以保護電觸點并保持機車運行穩定。此時1205接通，GLC線圈通電，啟動故障勵磁。在固定發電狀態下，勵磁機的勵磁電流由啟動發電機QF提供。

四、抗干擾設計

對于機車繼電器和電磁閥線圈斷電時產生的浪涌電壓，可以在繼電器、電磁閥和其他線圈兩端并聯浪涌電壓吸收器，采取二極管、電容、壓敏電阻等多種裝置有效吸收浪涌電壓。例如，可以用壓敏電阻吸收ns級別的浪涌電壓。內燃機車電源可采用DC/DC升壓濾波方式，可有效地防止因電源波動而導致的控制系統故障。DC/DC升壓濾波模塊不僅可以為控制系統供電，還可以為微機系統供電，使其更加安全。內燃機車正常運行時，機車所有設備由輔助發電機供電，且能夠給蓄電池持續充電。

五、制動缸控制

制動缸是系統運行中的重要內容與構成之一，對系統的正常運行以及功能的正常發揮起著一定的影響作用。為了全面確保系統的正常有序運行，要求不斷加強并優化對制動缸運行情況的檢查，通過對作業運行情況的長期跟蹤與數據分析，可見制動缸運行過程中最易出現的故障與問題是制動缸行程過大，給系統的正常穩定運行造成一定的干擾，同時也在一定程度上影響了其他部件的正常運行與功能發揮，已經成為了當前制動缸運行中的主要故障之一，成為了系統正常運行中的重要干擾要素之一，為此結合故障實際運行情況采取相應的應對措施。制動缸作業中可能出現過量供給的現象，其中的原因較為復雜，較為常見的原因有風閥作用不良、自閥作用不佳，從而導致系統運行中出現了多種故障問題。

六、敲缸問題處理

內燃機車柴油機氣門異響問題主要是由于活塞連桿與缸套間隙扭簧斷裂和噴油泵霧化異常引起的。首先，在內燃機車柴油機的具體安裝過程中，相關工作人員應在安裝前進行現場檢查，確保柴油機安裝現場沒有其他污染物，并使用相應的配套設施，再進行安裝。其次，在安裝噴油泵之前，裝配人員要對噴油泵點火提前角進行準確的計算，并保證溫度不發生變化，從而確保燃油爆發點火，保證噴油泵穩定工作。

PLC技術在內燃機中的使用有效地解決了多種繼電器以及接觸屏控制系統復雜的問題，簡化了工作流程，通過PLC控制系統的使用，機車的電氣控制系統工作穩定性得到加強，機車的觸摸式液晶顯示屏極大地方便了操作人員對機車運行狀態的實時監測，此外可以對機車的故障信息進行記錄，有助于對設備進行檢查與維修。

參考文獻：

[1]高勤云，楊曉燕，王雷，王琰琰.內燃機車檢測技術的開發與應用[J].內燃機與配件，2021（12）：119-120.

[2]靳行.內燃機車振動噪聲源辨識研究[D].西南交通大學，2019.003177.

[3]廖麗.內燃機車PLC控制系統及優化方式分析[J].中國設備工程，2019（14）：48-50.