轮对轴承压装机液压系统PLC控制研究

工作量大等缺陷。而采用PLC控制代替传统的继电器控制既能满足控制要求，又能降低控制成本。

关键词：液压系统；压装机；PLC；机车

中图分类号：THl37 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.011

铁路是我国国民经济的大动脉和大众化的交通工具，在推动我国社会又好又快的发展中起着重要的作用。随着高速铁路的快速发展，人们对机车运行的平稳性和安全性提出了更高的要求。而轮对轴承压装机是保证机车运行质量的关键。近年来，液压传动得到了广泛应用，以往的压装机均加装了液压系统，但采用继电器控制的液压系统在应用过程中有许多不足之处。因此，根据实际要求，有必要在铁道轮对轴承压装机的液压系统中采用PLC控制。

1 研究现状

传统的液压系统采用了各种继电器控制，比如接触器、开关和触点等。其按照特定的逻辑关系控制液压系统，特点为全硬件控制、体积大、可靠性低、安装困难、维护工作量大、结构复杂、逻辑关系确定后难以更改、设计和施工周期较长等，已无法满足用户的需求。而PLC具有功能强大、性价比高、硬件齐全、使用方便、适应性强、可靠性高、抗干扰能力强、编程方法简单、维修方便、体积小、能耗低等特点。因此，本文介绍了铁道轮对轴承压装机液压系统的PLC控制。

2 液压系统的PLC控制

2.1 控制对象

主要控制对象为整个铁道轮对轴承压装机液压系统。铁道轮对轴承压装机液压系统PLC控制的原理如图1所示。具体而言，包括油源变量柱塞泵1，其最高工作压力由先导式溢流阀3设定，卸荷由二位四通电磁换向阀4控制，单向阀2用于防止油液倒灌；分别采用三位四通电磁换向阀5，6，7，8控制顶对液压缸20、送对液压缸21、锁紧液压缸22、伸套压装液压缸23的运动方向；锁紧缸22通过液压锁13锁紧轮对；压装缸23的无杆腔油路设有顺序阀9和节流阀25，用于压装结束后、换向前的释压控制，以减小压力冲击；顺序阀10是伸套压装液压缸23的背压阀；系统中的压力继电器14，15，16，17，18，19是发信装置，用于系统工作循环的自动控制。

2.2 运行流程

液压系统工作时，空载启动液压泵，电磁铁1YA通电，换向阀4切换至下位，系统升压；轮对推入后，电磁铁4YA通电，换向阀5切换至左位，液压泵l的压力油经单向阀2和换向阀5进入顶对液压缸20的无杆腔，活塞杆顶起轮对，电磁铁6YA通电，换向阀6切换至左位；液压泵1的压力油经换向阀2和换向阀6进入送对液压缸21的无杆腔，活塞杆顶起轮对，V形道轨翻转，压力继电器19发信；电磁铁4YA和电磁铁6YA断电，换向阀5和换向阀6均复至中位；电磁铁2YA和电磁铁8YA通电，换向阀8和换向阀7切换至左位；液压泵1的压力油经换向阀2和换向阀8进入伸套压装液压缸23的无杆腔，经换向阀7和液压锁13进入锁紧液压缸22的无杆腔；伸套杆伸出定位，因换向阀10的存在而产生了回油背压，导致压装杆不动作，因此，在节流阀24的作用下，锁紧缸22在伸套杆定位后锁紧轮对，压力继电器16发信，电磁铁8YA断电，换向阀7复至中位，液压锁13锁紧；系统压力持续增大，开始克服背压，压装杆伸出实现压装；压装完成后，系统压力继续增大，压力继电器15发信，电磁铁10YA通电，换向阀12切换至上位；液压缸23的无杆腔通过换向阀9和节流阀25释压（释压时间由节流阀25的开度决定），电磁铁2YA断电；电磁铁3YA和电磁铁9YA延时通电后，换向阀8和换向阀7切换至右位，液压泵1的压力油经换向阀8和单向阀11进入伸套压装液压缸23的有杆腔，经换向阀7和液压锁13进入锁紧液压缸22的有杆腔，伸套杆与压装杆、锁紧液压缸22同时退回；压力继电器14发信，电磁铁3YA和电磁铁9YA断电，换向阀8和换向阀7均复至中位，电磁铁5YA通电，换向阀5切换至右位，液压泵1的压力油进入顶对液压缸20的有杆腔，实现落对、送对，电磁铁10YA断电，换向阀12复位，恢复至可压装状态；压力继电器18发信，电磁铁7YA通电，压力继电器17发信，电磁铁5YA、电磁铁7YA和电磁铁1YA断电，系统复原。总流程框图如图2所示。

2.3 组成及实现

采用PLC控制的液压系统是保证机车安全运行的关键。液压系统的硬件主要分为外部电路和核心单元两部分。其中，外部电路具有采集、处理和转换驱动系统的信息、回路压力等数据的功能，核心单元（可编程控制器）具有处理信号、发送电机驱动指令等功能。

外围电路主要包括以下2部分：①电机运行状态信号监控。电机运行状态信号通过电机控制回路中的多个接点输入到PLC中，且所有信号的输入都会经过光耦隔离，从而提高其抗干扰能力。②电机驱动单元。电机的启动信号由PLC发出，输出单元不直接驱动电机，而是通过1个220 V、10 A的中间继电器带动电机操作回路。这样不仅能提高系统的驱动能力，还能使电气操作回路与PLC控制回路分隔，从而提高液压系统的安全性和可靠性。

2.4 软件设计

系统启动软件的主要任务包括以下5项：①系统的初始化。②正常状态下的监测和监控。③在电机启动状态下，将信息传输至上位机，以便维护人员实时了解设备的运行状况。④液压系统的顺序动作控制。⑤借助S7-200仿真软件，依次手动开启各开关，观察液压系统的动作是否正确。如果不正确，则应及时调试程序，直至正确为止。

3 结束语

采用PLC控制的液压系统既能提高轴承压装机的可靠性，又能提升其自动化程度，且具有维护简单、方便的特点。其不仅有利于提高高速铁路列车运行的安全性，还为今后其他液压系统设备的扩充创造了条件。

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〔编辑：张思楠〕