基于PLC控制的空气动力制动控制系统

摘要

本发明涉及一种控制系统，公开了一种基于PLC控制的空气动力制动控制系统，包括上位机、PLC，PLC包括执行模块，上位机包括输出单元，输出单元输出系统信息，执行模块控制空气动力制动装置的开启和闭合，其上位机通过指令转换器将预设的逻辑信号转换为档位信号传送至PLC，PLC根据档位信号控制执行模块实现空气动力制动装置的开启角度。通过PLC实现空气动力制动装置准确开启至某一角度。空气动力制动控制系统设有紧急按钮，具备紧急复位功能。空气动力制动控制系统设有网络传输功能，通过该网络可以任意组合多个空气动力制动控制系统，且具有主从选择功能。

权利要求

1.一种基于PLC控制的空气动力制动控制系统，包括上位机、PLC，所述PLC包括执行模块，所述上位机包括输出单元，所述输出单元输出系统信息，所述执行模块控制空气动力制动装置的开启和闭合，其特征在于：所述上位机通过指令转换器将预设的逻辑信号转换为档位信号传送至PLC，PLC根据档位信号控制执行模块实现空气动力制动装置的开启角度，所述逻辑信号为三个电平信号，所述上位机通过指令转换器将三个电平信号转换为多个档位信号传送至PLC，所述空气动力制动控制系统控制多个空气动力制动装置，所述空气动力制动控制系统设有多个紧急复位按钮，当按下任一个紧急复位按钮时，所述多个空气动力制动装置全部复位，空气动力制动控制系统设有紧急环路，所述紧急环路常带电，所述多个紧急复位按钮串联于所述紧急环路。

2.根据权利要求1所述的基于PLC控制的空气动力制动控制系统，其特征在于：所述空气动力制动控制系统为多个，通过一网络将多个空气动力制动控制系统进行组合，实现空气动力制动控制系统的主从选择功能。

3.根据权利要求1所述的基于PLC控制的空气动力制动控制系统，其特征在于：所述上位机通过指令转换器将三个电平信号转换为8个档位信号，所述8个档位信号对应空气动力制动装置的8个开启角度。

4.根据权利要求1所述的基于PLC控制的空气动力制动控制系统，其特征在于：所述PLC还包括故障导向模块，当控制系统出现故障时，所述故障导向模块控制空气动力制动装置闭合。

5.根据权利要求3所述的基于PLC控制的空气动力制动控制系统，其特征在于：所述PLC还包括自检模块，所述PLC控制所述自检模块在空气动力制动装置的8个档位依次进行检测，当8个档位自检完成后，程序自动跳出自检模块。

6.根据权利要求5所述的基于PLC控制的空气动力制动控制系统，其特征在于：所述执行模块与所述自检模块互锁。

7.根据权利要求1所述的基于PLC控制的空气动力制动控制系统，其特征在于：所述PLC还包括通讯模块，所述控制系统为多套，每一控制系统控制一个空气动力制动装置，所述多套控制系统的PLC之间通过通讯模块进行通讯，每一个PLC与其各自的上位机进行通讯，以一个控制系统作为主机，所述主机接收到的档位信号通过通讯模块传送至其它控制系统，实现多套系统的同时开启和闭合。

8.根据权利要求7所述的基于PLC控制的空气动力制动控制系统，其特征在于：所述多套系统的信息通过通讯模块传送至每套系统的输出单元。

说明书

基于PLC控制的空气动力制动控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一套控制系统，尤其是基于PLC控制的空气动力制动控制系统。

背景技术

[0002] 高速列车的空气动力制动风翼板的开启闭合通过液压系统进行控制，液压传动是现有技术中常用的传动方式，传统的液压传动控制系统基本上以继电器为主要控制元件，由上百个继电器及其连线组成逻辑控制单元对液压传动系统进行控制。这类控制系统经常会出现故障，而且只能对一些简单的传动进行控制，功能单一。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种基于PLC控制的空气动力制动控制系统，以期实现对高速列车制动风翼板的开启关闭实现有效的控制。

[0004] 本发明采取的技术方案是：

[0005] 一种基于PLC控制的空气动力制动控制系统，包括上位机、PLC，所述PLC包括执行模块，所述上位机包括输出单元，所述输出单元输出系统信息，所述执行模块控制空气动力制动装置的开启和闭合，其特征是，所述上位机通过指令转换器将预设的逻辑信号转换为档位信号传送至PLC，PLC根据档位信号控制执行模块实现空气动力制动装置的开启角度。

[0006] 进一步，所述逻辑信号为三个电平信号，所述上位机通过指令转换器将三个电平信号转换为多个档位信号传送至PLC。

[0007] 进一步，所述空气动力制动控制系统控制多个空气动力制动装置，所述空气动力制动控制系统设有多个紧急复位按钮，当按下任一个紧急复位按钮时，所述多个空气动力制动装置全部复位。

[0008] 进一步，空气动力制动控制系统设有紧急环路，所述紧急环路常带电，所述多个紧急复位按钮串联于所述紧急环路。

[0009] 进一步，所述空气动力制动控制系统为多个，通过一网络将多个空气动力制动控制系统进行组合，实现空气动力制动控制系统的主从选择功能。

[0010] 进一步，所述上位机通过指令转换器将三个电平信号转换为8个档位信号，所述8个档位信号对应空气动力制动装置的8个开启角度。

[0011] 进一步，所述PLC还包括故障导向模块，当控制系统出现故障时，所述故障导向模块控制空气动力制动装置闭合。

[0012] 进一步，所述PLC还包括自检模块，所述PLC控制所述自检模块在空气动力制动装置的8个档位依次进行检测，当8个档位自检完成后，程序自动跳出自检模块。

[0013] 进一步，所述执行模块与所述自检模块互锁。

[0014] 进一步，所述PLC还包括通讯模块，所述控制系统为多套，每一控制系统控制一个空气动力制动装置，所述多套控制系统的PLC之间通过通讯模块进行通讯，每一个PLC与其各自的上位机进行通讯，以一个控制系统作为主机，所述主机接收到的档位信号通过通讯模块传送至其它控制系统，实现多套系统的同时开启和闭合。

[0015] 进一步，所述多套系统的信息通过通讯模块传送至每套系统的输出单元。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] 通过三种电平信号，即生成最多8种档位信号来对空气动力制动装置进行控制；

[0018] 自检模块和故障导向模块对系统的产生的问题得到有效处理；

[0019] 多系统同时工作使制动过程一致性增强。

附图说明

[0020] 附图1是本发明的控制原理框图；

[0021] 附图2是本发明控制系统的面板布置图；

[0022] 附图3是紧急复位控制环路的原理示意图。

[0023] 附图中的标号分别为：

[0024] 1．上位机； 2．PLC控制器； 3．液压系统；

[0025] 4．空气动力制动装置；5．输出单元； 20．面板；

[0026] 21．紧急复位按钮； 22．自检按钮； 23．主从选择按钮；

[0027] 24．档位选择按钮； 25．启动按钮； 26．停止按钮；

[0028] 27．指示灯； 28．开关。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图对本发明基于PLC控制的空气动力制动控制系统的具体实施方式作详细说明。

[0030] 参见附图1，高速列车空气动力制动风翼板通过液压系统进行开启和关闭的控制，对液压系统的控制是通过基于PLC的控制系统完成，基于PLC的控制系统包括上位机1，PLC控制器2，上位机1通过与PLC控制器2之间的通讯使液压系统3驱动空气动力制动装置4的开启和闭合。控制过程的输出信息通过上位机1上的输出单元5输出，一般通过显示终端进行显示，当然也可通过现有技术中的其它输出方式。

[0031] 上位机1通过指令转换器将预设的逻辑信号转换为档位信号传送至PLC，PLC根据档位信号控制执行模块实现空气动力制动装置4的开启角度。逻辑信号为三个电平信号，三个电平信号可以由上位机1的输入装置输入，三个电平信号分别由三个指令传输，分别为指令A，指令B和指令C，采用得电施加的原则得到各个逻辑信号，其逻辑关系如下表：

[0032]指令A 0 0 0 0 1 1 1 1
指令B 0 0 1 1 0 0 1 1
指令C 0 1 0 1 0 1 0 1
打开角度 0°15° 25° 35° 45° 55° 65° 75°
档位 1 2 3 4 5 6 7 8

[0033] 三种电平实现了8种不同的逻辑信号，上位机通过指令转换器将逻辑信号转换为8个档位信号，8个档位信号用于控制空气动力制动装置实现8个不同的开启角度。

[0034] PLC控制器包括自检模块、执行模块、故障导向模块以及通讯模块等。

[0035] 自检模块的作用是在空气动力制动装置4开机后，使风翼板从“1”档依次开启到“8”档，以便在此过程中判断系统是否处于正常工作状态。在程序运行的过程中，自检档位从“1”档到“8”档依次变化，在每一个档位中，风翼板先打开到对应的角度，再静止2s，然后再关闭，然后再在关闭位静止2s，之后档位加1，直到档位的值为8，程序自检各有效位置。当程序判断出自检有效位为0时（即自检结束），程序将跳出自检模块。整个自检过程用时约60s。

[0036] 执行模块的作用是当PLC接收到某个档位信号时，PLC中执行模块的程序控制风翼板开启（若初始角度小于该档位信号对应的角度时）或者闭合（若初始角度大于该档位信号对应的角度时）到该档位信号所对应的角度。执行模块与自检模块互锁，在进行自检时执行模块不起作用。执行模块分为两种模式，分别为主从模式和单机模式。其中，主从模式通过设置多套空气动力制动控制系统中的一套作为主机，通过输入装置统一输入逻辑指令，进而转化为档位信号由PLC控制包括自身在内的其余空气动力制动装置的动作；单机模式只能单个控制一套空气动力制动装置的动作。按主从模式工作时，主机上的“级位选择”按钮通过指令转换器，实现对三个电平逻辑信号转换。空气动力制动装置的控制选用“得电施加”原则设计。同样，按单机模式工作时，在控制柜的控制面板上同样可以输入一个制动的档位信号。程序根据主从/单机模式输入的制动档位信号控制风翼板的动作。

[0037] 故障导向模块的作用是在空气动力制动控制系统进行自检以及在正常操作的过程中检测系统中各种故障种类和故障状态，当出现故障时，PLC将执行相应的故障导向程序使风翼板闭合（即风翼板的角度为-5度），同时PLC将故障信号发给上位机以便在上位机上的输出设备上显示故障的状态及种类，以便操作人员排除故障后继续进行操作。当操作人员发现系统产生故障时，给PLC发送紧急信号，也可强制关闭风翼板。

[0038] 通讯模块使多套空气动力制动系统同时工作时，所有装置中的PLC之间实现通讯，采用自由口协议将各自的故障状态、数字量输入、数字量输出、模拟量输入等信息传送给其它装置的PLC。所谓自由口协议即用户可使用的现有技术中存在的可能的通讯协议。因此，每台PLC中均有所有PLC的故障状态、数字量输入、数字量输出、模拟量输入等信息；
每台PLC再分别与各自的上位机通讯，把所有PLC中的故障状态、数字量输入、数字量输出、模拟量输入等信息传送给上位机，上位机根据接收到的信息将多套空气动力制动装置的风翼板开启角度、故障状态等在输出终端屏幕上显示出来，同时上位机还将PLC发送过来的数据进行保存。

[0039] 参见附图2，空气动力制动控制系统控制可以对多个空气动力制动装置4进行控制，每个空气动力制动装置4都设有控制面板20，面板20上设有紧急复位按钮21、 自检按钮22、主从选择按钮23、档位选择按钮24、启动按钮25、停止按钮26、指示灯27等，各个面板上的紧急复位按钮21只要一个被按下，所有的空气动力制动装置4全部复位。多个面板20上的多个紧急复位按钮21是通过紧急环路串联的（参见附图3），紧急环路常带电，按下一个紧急复位按钮21时，即触发一个开关28。在复杂的高速列车中，基于PLC控制的空气动力制动控制系统可以设有多套，通过一网络将多个空气动力制动控制系统进行组合，通过面板20上的主从选择按钮23，选择某一个控制系统为主系统还是从系统，实现空气动力制动控制系统的主从选择功能。各个主从系统分别对单个或多个空气动力制动装置进行控制。

[0040] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。