IC640MWS905***
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摘要：应用PLC改造GK1F机车电气控制系统.主要介绍PLC控制系统的特点,以及在工矿机车电气控制系统中的应用.
关键词：PLC控制；I/O接口；控制电路；GK1F机车
1. 前言
在2000年以前，在我部运用的内燃机车中仍有3台机车沿用继电器联锁的控制方式。这种方式，布线复杂，可靠性差，故障查找困难，维修不便。部分触点因长期在大电流通过的情况下动作，造成惯性灼伤，频繁烧损。特别是机车风泵的控制电路中采用串电阻三级起动，极易造成电阻箱烧损和起动电流大的故障。由于各种机车电气故障居高不下，直接影响到机车的利用率。同时，复杂的机车逻辑电路也给增设安全保护装置带来不便。
近年来，PLC应用技术发展迅速，在工业控制的众多领域都得到广泛的应用；特别是在机车电气控制系统中大量运用。为此我们与四方机车车辆厂合作，采用PLC对现有的GK1F机车进行改造，取得了良好的效果。此举措不仅可以大大地简化线路，而且在电气系统运行可靠性有了显著提高。同时还改变了风泵电机的起动方式，降低了故障率也使维修人员维修方便，提高了工作效率。
2. GK1F型机车PLC电气控制系统设计
2.1电气系统的改造设计思路
根据我部原有电气系统为PLC控制的GK1F机车（1021—1024）和GK2B机车（1001、1002），以及资阳机车车辆厂改造的PLC控制的GK1F机车（1006—1007）；根据各种情况综合对比我们选择与青岛四方机车车辆厂联合对我部剩余的三台机车进行改造。其电气系统的设计思想与GK1F机车和GK2B机车的电气系统相近；且各配件与这两种机车的配件基本相同，便于维修和互换。在具体设计思想上维持原继电器、接触器控制系统的逻辑顺序和控制原理。
2.2 PLC的I/O点数选定
在控制电路中，输入PLC的控制信号为32点，包括司机指令信号（如司机控制器、各琴键开关、按钮开关等元件的触点信号）和机车状态信号（如温度继电器、压力继电器、柴油机转速信号和机车速度信号等）。PLC输出的控制信号点数为32点，包括动作执行元件（各接触器线圈、电空阀及去电子调速箱的控制信号）。
2.3硬件组成
2.3.1 PLC系统
这是整个系统的核心部分，采用的是日本三菱公司的FX2—80MR—D型PLC。该机型为整体式PLC机，结构紧凑、体积小、重量轻，具有很强的抗干扰能力和负载能力。而且FX2系列PLC机是三菱公司90年代初推出的产品，它的的特点是在小型机上实现大型机的功能，可与计算机自由联接。（性能参数见表1）该机型有40个输入点和40个输出点。不带扩展模块，完全满足系统的要求。机车速度和柴油机转速传感器采用了目前铁路机车通用的数字式测速传感器。
ASEA BROWN BOVERI 3DDE-300-400 USPP 3DDE300400
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-2103 USPP 5002103
STAR Automation Robot
ASEA BROWN BOVERI 57310290-BU USPP 57310290BU
Panasonic AC Servo Driver MSD2A121E Free Ship
PANASONIC SERVO DRIVER MfDDTA390L01 3KW
Texas Instrument 500-5019 Word Output Module
TEXAS INSTRUMENTS PLC 560-2820 NSPP 5602820
Panasonic Minas AC Servo Driver MSD041A1XX Drive
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-2102 USPP 5002102
GE FANUC IC647WMI920 USPP IC647WMI920
NEW PERCEPTRON 495-0191 FRAME GRABBER PROCESSOR 500-0192 REV B 96K DSP
HONEYWELL 2001-400-090-126-200-20-000001-2-0-00 NSFP 2001400090126200
Panasonic Matsushita SERVO MOTOR M***A012A1G 100W
Texas Instruments 565-2120
ASEA BROWN BOVERI QDBB-153M USPP QDBB153M
ASEA BROWN BOVERI PSD110-1MM4 USPP PSD1101MM4
GE FANUC IC3600SBMA1 USPP IC3600SBMA1
SENSORIK 4031 NSPP 4031
TEXAS INSTRUMENTS 5TI-1032-2 (5TI SEQUENCER) GOOD TAKEOUT
ASEA BROWN BOVERI GNT2009460R0007 USPP GNT2009460R0007
ASEA BROWN BOVERI DSCA-114 USPP DSCA114
ASEA BROWN BOVERI 3HAB6182-1 USPP 3HAB61821
CHINO DB113M-000 USPP DB113M000
575-2104 Texas Instruments TI Siemens 5752104 N3
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4208A NSFP 5054208A
ASEA BROWN BOVERI ACS601-0009-4-000B1500801 USPP ACS60100094000B3
TEXAS INSTRUMENTS PLC PFS-3606-A NSFP PFS3606A
SIEMENS 6RB2-000-0GB01 USPP 6RB20000GB01
ASEA BROWN BOVERI ACH401601632+A0BE0000 USPP ACH401601632A0BE
ASEA BROWN BOVERI 3HAB-2136-1/6 USPP 3HAB213616
Texas Instruments 32 Pt 24/110 Output MN 500-5056
SPECTRUM CONTROLS 1756SC-IF8H NSFP 1756SCIF8H
ASEA BROWN BOVERI YT204001-FL/1 USPP YT204001FL1
ASEA BROWN BOVERI 57360001-K/7 USPP 57360001K7
ASEA BROWN BOVERI MK14A-X020 USPP MK14AX020
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4317 NSFP 5054317
ASEA BROWN BOVERI 3GAA092302-ASAG1 NSPP 3GAA092302ASAG1
MODICON AS-B984-101 USPP ASB984101
MITSUBISHI MTA250-V USPP MTA250V
TEXAS INSTRUMENTS PLC 305-25N USPP 30525N
ASEA BROWN BOVERI 468T3575 NSFP 468T3575
ASEA BROWN BOVERI 57770163 NSPP 57770163
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5884 USPP 5005884
SIEMENS TEXAS INSTRUMENTS 505-7028A XLNT FAST SHIPPING
Panasonic AC Servo Driver MSDA041A1A 100-115V 400W (J)
FLUID COMPONENTS LT81A-A1D000001CA001240BB0753C2A201A1A1B1A10002B1A USPP LT81AA1
Panasonic AC Servo Drive DV45 1S200 #37773
ASEA BROWN BOVERI 57411546 USPP 57411546
TELEMECANIQUE TSX-ETZ-510 USPP TSXETZ510
TEXAS INSTRUMENTS 530C-1108 530C1108 SIEMANS MODULE
ALLEN BRADLEY 1326AB-B520E-21 USPP 1326ABB520E21
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4316A USPP 5054316A
PANASONIC M***A042A1A AC SERVO MOTOR 106 V, 2.5A, 200Hz, 3000 r/min, 0.4 kW OUT
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-7016 USPP 5057016
OMRON IDSC-C1DR-A-E USPP IDSCC1DRAE
ASEA BROWN BOVERI 3AFE61004955 NSFP 3AFE61004955
ASEA BROWN BOVERI ACH401601632-A0AE0000 USPP ACH401601632A0AE
TEXAS INSTRUMENTS PLC 305-17ADC NSFP 30517ADC
JOHNSON CONTROLS NU-NCM200-0 USPP NUNCM2000
BAILEY CONTROLS INLIM-03 USPP INLIM03
ASPECT 68040U NSPP 68040U
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4632 NSFP 5054632
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摘要：应用PLC改造GK1F机车电气控制系统.主要介绍PLC控制系统的特点,以及在工矿机车电气控制系统中的应用.
关键词：PLC控制；I/O接口；控制电路；GK1F机车
1. 前言
在2000年以前，在我部运用的内燃机车中仍有3台机车沿用继电器联锁的控制方式。这种方式，布线复杂，可靠性差，故障查找困难，维修不便。部分触点因长期在大电流通过的情况下动作，造成惯性灼伤，频繁烧损。特别是机车风泵的控制电路中采用串电阻三级起动，极易造成电阻箱烧损和起动电流大的故障。由于各种机车电气故障居高不下，直接影响到机车的利用率。同时，复杂的机车逻辑电路也给增设安全保护装置带来不便。
近年来，PLC应用技术发展迅速，在工业控制的众多领域都得到广泛的应用；特别是在机车电气控制系统中大量运用。为此我们与四方机车车辆厂合作，采用PLC对现有的GK1F机车进行改造，取得了良好的效果。此举措不仅可以大大地简化线路，而且在电气系统运行可靠性有了显著提高。同时还改变了风泵电机的起动方式，降低了故障率也使维修人员维修方便，提高了工作效率。
2. GK1F型机车PLC电气控制系统设计
2.1电气系统的改造设计思路
根据我部原有电气系统为PLC控制的GK1F机车（1021—1024）和GK2B机车（1001、1002），以及资阳机车车辆厂改造的PLC控制的GK1F机车（1006—1007）；根据各种情况综合对比我们选择与青岛四方机车车辆厂联合对我部剩余的三台机车进行改造。其电气系统的设计思想与GK1F机车和GK2B机车的电气系统相近；且各配件与这两种机车的配件基本相同，便于维修和互换。在具体设计思想上维持原继电器、接触器控制系统的逻辑顺序和控制原理。
2.2 PLC的I/O点数选定
在控制电路中，输入PLC的控制信号为32点，包括司机指令信号（如司机控制器、各琴键开关、按钮开关等元件的触点信号）和机车状态信号（如温度继电器、压力继电器、柴油机转速信号和机车速度信号等）。PLC输出的控制信号点数为32点，包括动作执行元件（各接触器线圈、电空阀及去电子调速箱的控制信号）。
2.3硬件组成
2.3.1 PLC系统
这是整个系统的核心部分，采用的是日本三菱公司的FX2—80MR—D型PLC。该机型为整体式PLC机，结构紧凑、体积小、重量轻，具有很强的抗干扰能力和负载能力。而且FX2系列PLC机是三菱公司90年代初推出的产品，它的的特点是在小型机上实现大型机的功能，可与计算机自由联接。（性能参数见表1）该机型有40个输入点和40个输出点。不带扩展模块，完全满足系统的要求。机车速度和柴油机转速传感器采用了目前铁路机车通用的数字式测速传感器。
ASEA BROWN BOVERI 3DDE-300-400 USPP 3DDE300400
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-2103 USPP 5002103
STAR Automation Robot
ASEA BROWN BOVERI 57310290-BU USPP 57310290BU
Panasonic AC Servo Driver MSD2A121E Free Ship
PANASONIC SERVO DRIVER MfDDTA390L01 3KW
Texas Instrument 500-5019 Word Output Module
TEXAS INSTRUMENTS PLC 560-2820 NSPP 5602820
Panasonic Minas AC Servo Driver MSD041A1XX Drive
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-2102 USPP 5002102
GE FANUC IC647WMI920 USPP IC647WMI920
NEW PERCEPTRON 495-0191 FRAME GRABBER PROCESSOR 500-0192 REV B 96K DSP
HONEYWELL 2001-400-090-126-200-20-000001-2-0-00 NSFP 2001400090126200
Panasonic Matsushita SERVO MOTOR M***A012A1G 100W
Texas Instruments 565-2120
ASEA BROWN BOVERI QDBB-153M USPP QDBB153M
ASEA BROWN BOVERI PSD110-1MM4 USPP PSD1101MM4
GE FANUC IC3600SBMA1 USPP IC3600SBMA1
SENSORIK 4031 NSPP 4031
TEXAS INSTRUMENTS 5TI-1032-2 (5TI SEQUENCER) GOOD TAKEOUT
ASEA BROWN BOVERI GNT2009460R0007 USPP GNT2009460R0007
ASEA BROWN BOVERI DSCA-114 USPP DSCA114
ASEA BROWN BOVERI 3HAB6182-1 USPP 3HAB61821
CHINO DB113M-000 USPP DB113M000
575-2104 Texas Instruments TI Siemens 5752104 N3
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4208A NSFP 5054208A
ASEA BROWN BOVERI ACS601-0009-4-000B1500801 USPP ACS60100094000B3
TEXAS INSTRUMENTS PLC PFS-3606-A NSFP PFS3606A
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ASEA BROWN BOVERI ACH401601632+A0BE0000 USPP ACH401601632A0BE
ASEA BROWN BOVERI 3HAB-2136-1/6 USPP 3HAB213616
Texas Instruments 32 Pt 24/110 Output MN 500-5056
SPECTRUM CONTROLS 1756SC-IF8H NSFP 1756SCIF8H
ASEA BROWN BOVERI YT204001-FL/1 USPP YT204001FL1
ASEA BROWN BOVERI 57360001-K/7 USPP 57360001K7
ASEA BROWN BOVERI MK14A-X020 USPP MK14AX020
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4317 NSFP 5054317
ASEA BROWN BOVERI 3GAA092302-ASAG1 NSPP 3GAA092302ASAG1
MODICON AS-B984-101 USPP ASB984101
MITSUBISHI MTA250-V USPP MTA250V
TEXAS INSTRUMENTS PLC 305-25N USPP 30525N
ASEA BROWN BOVERI 468T3575 NSFP 468T3575
ASEA BROWN BOVERI 57770163 NSPP 57770163
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5884 USPP 5005884
SIEMENS TEXAS INSTRUMENTS 505-7028A XLNT FAST SHIPPING
Panasonic AC Servo Driver MSDA041A1A 100-115V 400W (J)
FLUID COMPONENTS LT81A-A1D000001CA001240BB0753C2A201A1A1B1A10002B1A USPP LT81AA1
Panasonic AC Servo Drive DV45 1S200 #37773
ASEA BROWN BOVERI 57411546 USPP 57411546
TELEMECANIQUE TSX-ETZ-510 USPP TSXETZ510
TEXAS INSTRUMENTS 530C-1108 530C1108 SIEMANS MODULE
ALLEN BRADLEY 1326AB-B520E-21 USPP 1326ABB520E21
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4316A USPP 5054316A
PANASONIC M***A042A1A AC SERVO MOTOR 106 V, 2.5A, 200Hz, 3000 r/min, 0.4 kW OUT
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-7016 USPP 5057016
OMRON IDSC-C1DR-A-E USPP IDSCC1DRAE
ASEA BROWN BOVERI 3AFE61004955 NSFP 3AFE61004955
ASEA BROWN BOVERI ACH401601632-A0AE0000 USPP ACH401601632A0AE
TEXAS INSTRUMENTS PLC 305-17ADC NSFP 30517ADC
JOHNSON CONTROLS NU-NCM200-0 USPP NUNCM2000
BAILEY CONTROLS INLIM-03 USPP INLIM03
ASPECT 68040U NSPP 68040U
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4632 NSFP 5054632