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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。

GENERAL ELECTRIC 12PVD11C13A USPP 12PVD11C13A
ALLEN BRADLEY 1336F-BRF50-AA​-EN-HCS2-LA2-L​A3-L4 USPP 1336FBRF50AAEN​HC
ASEA BROWN BOVERI APIOS-02 USPP APIOS02
TEXAS INSTRUMENTS VPU-200-3104 VPU2003104
TEXAS INSTRUMENTS PLC 530T-1112 NSFP 530T1112
TEXAS INSTRUMENTS PLC 5TI-5011 NSPP 5TI5011
ASEA BROWN BOVERI 58096067 USPP 58096067
ASEA BROWN BOVERI 58096652 USPP 58096652
BALDOR 36-49182100 USPP 3649182100
ALLEN BRADLEY 2711-TC1 USPP 2711TC1
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5021 NSFP 5005021
PERCEPTRON 912-0007
Panasonic M***D042S1A AC Servo Motor NIB Free Ship
NSD V8L55-11 NSPP V8L5511
Panasonic AC Servo Driver MSDA083A1A / 750W
Texas Instruments 500-5020
PANASONIC MINAS AC SERVO DRIVER DV88003LFGAE AJL 100V
Panasonic Minas AC Servo Driver MSD43A1XX MSD023A1XX MSD013A1XX 400W 60 days war
ACCURAY 18383-004 USPP 18383004
ASEA BROWN BOVERI ASC60100065000​B1200000 USPP ASC60100065000​B1
Texas Instruments CTI 505-2560-1, Repaired, Analog Out
ASEA BROWN BOVERI EH550G-PRL11 USPP EH550GPRL11
TEXAS INSTRUMENTS PLC 7MT-1300 USPP 7MT1300
Panasonic AC Servo Motor M***152A2D 200V 9.4A
New in Box 555-1105 Texas Instruments Siemens TI PLC 5551105 N14
ASEA BROWN BOVERI 57411490 USPP 57411490
RANSBURG 75780-00 NSPP 7578000
BARBER COLMAN 80CA-10001-002​-0-00 USPP 80CA1000100200​0
PANASONIC AC SERVO DRIVER MSDA043A1A 200/230V H 1.8A USED
ASEA BROWN BOVERI EH250C-Y USPP EH250CY
ASEA BROWN BOVERI GNT0137211P5 USPP GNT0137211P5
TEXAS INSTRUMENTS PLC 555-1101 NSPP 5551101
ASEA BROWN BOVERI 57360001-CY/1 USPP 57360001CY1
PANASONIC MSD041E SERVO MSD-041E .NEW
AUTOMATED LOGIC SE6104 NSFP SE6104
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-7101 USPP 5057101
ALLEN BRADLEY 2705-EM11J1396​35 USPP 2705EM11J13963​5
HONEYWELL 51401491-100 USPP 51401491100
560-2128 TI Texas Instruments 5602128
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4516 NSPP 5054516
Panasonic AC Servo Driver MBDDT2210003 New in box Free Ship
SAJF// PANASONIC MAMA042P1E AC SERVO MOTOR USED
Panasonic Servo Drive ADKA500BPFADH working
TEXAS INSTRUMENTS 5TI-1023, 5TI Sequencer Repaired
BANNER ENGINEERING P4O1.3I USPP P4O13I
GENERAL ELECTRIC 193X377AAG01 USPP 193X377AAG01
Perceptron Frame Grabber Board 495-0191 #29402
PANASONIC SERVO DRIVE MSDA013A1A
PROCESS CONTROL CORP C1247 USPP C1247
Panasonic MADDT1207003 AC Servo 200-240VAC
ASEA BROWN BOVERI ACS60100165000​B1200000 USPP ACS60100165000​B2
ALLEN BRADLEY 1336F-BRF100-A​N-EN USPP 1336FBRF100ANE​N
MOOG 152F-423 USPP 152F423
Texas Instruments 500-5035 Custom PID/Basic 5005035
WEINIG 1LA5131-2FB90-​Z USPP 1LA51312FB90Z
ALLEN BRADLEY 1336F-BRF50-AA​-EN-HCS2-LA2-L​A3-L4 USPP 1336FBRF50AAEN​HC
ALLEN BRADLEY 1771-DE NSFP 1771DE
ASEA BROWN BOVERI 5736045-N USPP 5736045N
ASEA BROWN BOVERI YTEA-2508 USPP YTEA2508
ASEA BROWN BOVERI ACS601-0009-5-​000B1200000 USPP ACS60100095000​B2
CUTLER HAMMER 2D82302G01 USPP 2D82302G01
TEXAS INSTRUMENTS PLC 575-2103 USPP 5752103
Panasonic MHMA102A1G AC Servo Motor
ASEA BROWN BOVERI YT204001-BN USPP YT204001BN
TEXAS INSTRUMENTS 505-6850-A USPP 5056850A
Texas Instruments 5TI-1032-2
PERCEPTRON 495-0102-01 USPP 495010201
ARO 93969947 USPP 93969947
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-2108 USPP 5002108
OMRON 3Z4M-J1001-901 NSFP 3Z4MJ1001901
LENZE BFK458-25E NSFP BFK45825E
ASEA BROWN BOVERI TWK-S-15-068 USPP TWKS15068
TEXAS INSTRUMENTS PLC PWB2490891-000​1A USPP PWB24908910001​A
ASEA BROWN BOVERI 3GAA092302-ASA​G1 NSPP 3GAA092302ASAG​1
TEXAS INSTRUMENTS PLC 2587716-8001 NSFP 25877168001
ASEA BROWN BOVERI GNT2009460R000​7 USPP GNT2009460R000​7
GE FANUC IC600RB751 USPP IC600RB751
Lot of 2 Panasonic AC Servo Motor M***A041A1E