可编程控制技术(PLC)在8K机车控制系统的应用研究

项目简介：

一、任务来源

8K机车的控制电路采用双机重联运用有触点逻辑控制系统，随着使用年限的增加，因继电器触点脏污、氧化、振动引发的故障频繁发生，目前以成为机车的惯性病害，严重影响运输生产；为适应铁路提速后可靠性、安全性新的要求；我段通过对原继电器控制系统的深入研究、分析和论证，并考虑其实用性、可靠性、经济性等方面因素，提出采用技术成熟，可靠性高的可编程逻辑控制器(PLC)系统取代原继电器控制系统，从而避免原系统可能发生的各类故障。

二、主要技术原理

本方案选用西门子公司的s7-300户外型PLC，模块式的结构，I/O ET200M扩展方式，并通过接口模块IM153将各I/O模块与Profibus-DP现场总线相连，实现CPU和I/O之间的数据在ms级内快速交换及故障诊断；软件主要分四个部分：功能软件(逻辑控制部分)、系统诊断及中断软件、冗余切换软件、触摸屏显示/管理软件。

三、关键技术

1.能与上一级计算机直接相联实现分级控制。

2.编程方法独特而简单，易学、易编、易改。

3.能在恶劣环境中运行，抗干扰性强，平均无故障时间达数万小时，降低劳动强度，大大提高生产率。

4.编程软件化，当机车需加装改造时，修改软件即可。缩短了设计、施工和调试周期。

四、完成主要过程

2003年9月立项，2004年6月完成设计，11月装车运行，2005年推广使用。

五、经费来源

路局拨10万元，其余段自筹。

主要效益：

一、直接效益

按照8K检修范围要求机车二次大修中需更新大、小继电器屏柜上的P8N型、1001型、PSU14N、1014型继电器、继电器座共计200个，检修成本达60余万元，其中，不包括更换屏柜上的控制线、续流管、故障指示脱扣，自动保险等相关费用。改用PLC后，直接替代大、小继电器屏柜，所需费用为：40万元，节约成本20万元。

二、间接效益

由于本方案采用西门子公司的户外型产品，可靠性高，使用寿命长，平均无故障时间高达20年，基本实现免维护，后期维修费用低；而采用继电器有触点控制的电路，根据检修范围及工艺大、中、小修修程中的继电器按要求下车检修并更新全部动、静触头，一台机车仅更换触头费用高达1万余元。按我段小修以上修程的任务量统计，2002年以前，仅该项支出高达70万元；因此，继电器触头的更换费用较高；PLC技术批量推广后仅次一项就可产生可观的经济效益。

三、社会效益

本项目的研制开发，成功地取代了传统的电力机车继电器控制电路，大量减少了控制电路的触点和布线，简化了机车控制电路的设计、生产和调试过程，并使机车电气系统具有实时检测功能，大大提高了电力机车在高速运行状态下控制系统的可靠性。若在现有机车或新造机车上推广使用，经济效益非常显著。