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1 引言

　　拌和机沥青计量系统的沥青计量精度直接决定着生产成本和油石比的准确性，从而影响公路施工的工程质量。将PLC应用在沥青秤称重系统上可有效满足精度要求，并利用PLC中编程的灵活性方便地实现适时的沥青标定和对沥青泵及沥青秤门的自动控制。

　　2原理介绍

　　进入沥青秤中的沥青是由沥青泵供给的，沥青进入沥青秤之后，称重传感器(Tsc一200)将其重量转换为0～20 mV的电压信号，该电压信号再经过变送器(TR200H)变成标称电压信号0～10 V，然后由A/D转换器将其转换为PLC能识别的等效数字量，这些数字量进入PLC进行运算处理，PLC发出控制指令来控制沥青泵和沥青秤门的开、关，从而实现自动控制。其信号转换过程如图1所示。

　　3控制接线及程序设计

　　沥青计量控制系统主要由沥青称重传感器、变送器、A/D模块和PLC等部分组成，其外围接线如图2所示。PLC程序梯形图由以下三部分组成：

　　(1)通道选择及偏移、增益的初始化程序。

　　(2)偏移、增益的设置程序。

　　(3)输出数字量的读取及控制程序。

　　其程序梯形图如图3所示。PLC的I/O分配及内部元件安排如下表所示。

　　4控制过程

　　现场沥青实际值的输出数字量通过FROM指令读入到数据寄存器D0中，当实际值DO≥D3(标定值)时，辅助继电器M1线圈通电，其动分触点接通、下位设备搅拌锅已准备好且发出一个允许秤门开的信号s2(通过中间继电器的动分触点实现)时，沥青秤门开并通过M2的动断触点断开沥青泵;当实际值DO=0时，辅助继电器M2线圈通电，其动分触点接通、上位设备沥青泵已准备好且发出一个允许沥青泵开的信号sl(通过中间继电器的动分触点实现)时，沥青泵开并通过M 1的动断触点关闭沥青秤门。为便于检修，可通过手动按纽X3和x4分别控制沥青秤门和沥青泵的开、关动作。

　　5结束语

　　传统的拌和机沥青称重系统采用手动控制，不仅质量得不到保证，而且生产效率低下。现采用PLC控制后，大大提高了沥青计量的准确性，从沥青进入沥青秤到输出给搅拌锅，整个过程完全实现自动控制。同时PLC修改程序方便，沥青秤的标定和设定极为简单，只需通过触摸屏更改PLC数据寄存器D1、D2年HD3中的数据即可。另外，由于PLC本身的可靠性很高，再加上接线简单，使得整个沥青称重控制系统的维护和检修工作量也相应减少。

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. GK 1F 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Zui大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。

表 1    FX2系列 PLC机功能技术指标表

项目 性能指标 

操作控制方式 反复扫描程序 

I/O 刷新方式 批处理方式 

操作处理时间 基本指令： 0.74μ s/步 

编程语言 继电器符号语言（梯形图） +步进指令 

指令数 基本指令 20条；步进指令 2条；应用指令 85条 

输入继电器 24V DC ， 7mA，光电隔离 

输出继电器 30V DC ， 2A（电阻负载） 

定时器 时钟脉冲： 1ms、 10ms、 100ms 

辅助（中间）继电器 通用辅助继电器、锁存型辅助继电器、特殊辅助继电器 

2.3.2 输出驱动部分

因为输出部分控制的负载多为感性负载，为此选用固态继电器进行功率放大。但在电路中未加设二极管保护和过压吸收电路；仅在发电机回路中加装了过压吸收保护电路。

2.3.3 电源部分

系统需要用 DC24V 供电，而机车电源为 DC110V 。因此需要一个将 DC110V 转换为 DC24V 的专用开关电源。在改造过程中选用了由四方机车车辆厂设计制造的专用开关电源。该电源有较宽的输入范围（ DC30V — DC135V ），既能满足柴油机起动时蓄电池压降大的需要，又不至于电压失调时的过压冲击。

2.4 PLC 控制系统的程序设计

该控制系统的程序设计由四方机车车辆厂设计院设计，程序大多根据原机车电气原理图的控制方式编写。在程序设计时取消了原电路中所有的中间继电器、时间继电器和大部分中间起联锁作用的接触器的辅助触点；同时还取消了原有的电气换档装置和机车超速保护装置。这些装置的功能完全由程序控制来实现，使电路得到了简化且功能进一步增强。此外还增加了柴油机工作计时表，准确的记录了柴油机的工作时间；为检修人员确定柴油机的修程提供了参考依据。下面仅对系统改造中程序设计的几个关键环节进行阐述。

2.4.1 柴油机无级调速控制

柴油机调速系统在此前已经进行了改造，由原来的电空阀——操作风缸控制改为步进电机无级调速。所以在这次改造中对于柴油机调速系统仍沿袭以往的程序设计；使 PLC输出 4个信号（调速 1至调速 4）；这 4个调速信号经放大后作为信号向电子调速控制箱提供输入信号。

2.4.2 电气换档改造

电气换档系统设计了两种换档方法；一种为柴油机 3把位以上换Ⅱ档，无须采集柴油机转速信号。另一种为分别采集机车速度信号和柴油机转速信号，对两信号进行比较；当达到设定值时机车换档。