戴明宏，馮 燕

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052)

目前，我國(guó)各鐵路局焊軌基地所使用的吊運(yùn)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是每隔16米設(shè)置一臺(tái)電動(dòng)葫蘆，吊運(yùn)500米長(zhǎng)鋼軌采用32臺(tái)電動(dòng)葫蘆，每個(gè)葫蘆配備一名操作人員，各操作人員通過與相鄰操作人員的相互協(xié)調(diào)來(lái)進(jìn)行吊裝作業(yè)，不具備同步吊運(yùn)的功能，工作效率較低，鋼軌易發(fā)生多方向的彎曲扭轉(zhuǎn)變形。也有一些鐵路焊軌基地對(duì)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行集控改造，但因各電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行不同步等原因，難以實(shí)現(xiàn)集中控制。

1 遠(yuǎn)距離的計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)

要實(shí)現(xiàn)吊裝過程中的長(zhǎng)鋼軌保持自然直線形態(tài)，多點(diǎn)群吊的水平和垂直兩方向運(yùn)動(dòng)就必須保持同步，這不僅要保證每一吊點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度相等，而且每一吊點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)和停止時(shí)間要相同，這就提出了對(duì)多點(diǎn)群吊實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集中控制的要求。

計(jì)算機(jī)集中控制盡管在目前屬于相當(dāng)成熟的技術(shù)，但是運(yùn)用到多點(diǎn)群吊這一工程項(xiàng)目，還是存在一些技術(shù)上的難點(diǎn)。對(duì)于500米焊接長(zhǎng)鋼軌，需要進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)，來(lái)解決計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)距離集中控制的難題，包括信號(hào)流向，分組數(shù)字信號(hào)控制，長(zhǎng)距離布線、配線工藝等。長(zhǎng)距離計(jì)算機(jī)集中控制框圖如圖1。

圖1 長(zhǎng)距離計(jì)算機(jī)集中控制框圖

2 精確定位、同步控制系統(tǒng)

整個(gè)電氣控制要解決的另一個(gè)核心問題是:通過走行與提升的精確定位，實(shí)現(xiàn)群吊的同步運(yùn)行。目前通用的解決方案有兩種:一是采用伺服控制器加伺服電機(jī)的控制方案;二是采用變頻控制器加普通(錐形)交流電機(jī)的控制方案。伺服控制器加伺服電機(jī)控制方案的優(yōu)點(diǎn)是:①定位精度高;②響應(yīng)速度快。但它同時(shí)也存在著缺點(diǎn):①伺服電機(jī)對(duì)工作環(huán)境要求比較高、要求工作溫度在0～40℃;②伺服電機(jī)比較精密，不適合室外工作。

變頻控制器加普通(錐形)交流電機(jī)控制方案的優(yōu)點(diǎn)是:①環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng);②可控精度較高。但它同時(shí)存在著控制精度不如伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)。

綜合比較以上兩種控制方案，我們?cè)阼F路焊接長(zhǎng)鋼軌群吊集控系統(tǒng)中選擇變頻控制器加交流電機(jī)控制方案(圖2)。

圖2 變頻控制器加交流電機(jī)控制方案

在設(shè)計(jì)中，我們?cè)谠撓到y(tǒng)方案的每臺(tái)變頻器中增加一塊運(yùn)動(dòng)控制卡，將各種控制信號(hào)實(shí)時(shí)輸入運(yùn)動(dòng)控制卡，通過其專用數(shù)學(xué)控制模型精確控制小車走行與升降速度，形成一個(gè)“變頻模擬伺服控制系統(tǒng)”，該種方案可以大大提高整個(gè)系統(tǒng)的控制精度。采用運(yùn)動(dòng)控制卡的起升機(jī)構(gòu)變頻模擬伺服控制系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 起升機(jī)構(gòu)變頻模擬伺服控制系統(tǒng)

3 結(jié)論

控制系統(tǒng)采用主控PLC+分控PLC+變頻執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三層結(jié)構(gòu)，并由總控室的上位微機(jī)作為人機(jī)操作界面，完成操作控制命令的下發(fā)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)的顯示以及數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)等功能。

變頻執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用變頻器+小車(起升)電機(jī)+旋轉(zhuǎn)編碼器+位置校正開關(guān)，構(gòu)成位置閉環(huán)控制。由于小車(起升)機(jī)構(gòu)對(duì)位置精度的要求比較高，所以，我們采用模擬伺服控制系統(tǒng)，在小車(起升)運(yùn)動(dòng)過程中通過高速旋轉(zhuǎn)編碼器等反饋的位置信息，及時(shí)修正變頻器運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)，控制小車(起升)電機(jī)加減速微調(diào)，通過單臺(tái)電動(dòng)葫蘆的絕對(duì)位置同步控制，實(shí)現(xiàn)最終的所有電動(dòng)葫蘆的同步運(yùn)動(dòng)、同步起落。同時(shí)，我們還將在小車運(yùn)動(dòng)路徑中加裝位置校正傳感器，及時(shí)校正旋轉(zhuǎn)編碼器的反饋值，以達(dá)到更高的運(yùn)行精度。

［1］張華強(qiáng)，王陶，蘇曉良，等.基于HMI和PLC的立體車庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)［J］.電氣傳動(dòng)，2005，30(8):50－53.

［2］龔仲華.S7－200/300/400PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:人民郵電出版社，2008.