本發(fā)明涉及一種軌道除沙機(jī)試驗樣機(jī)控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鐵路運輸是我國的經(jīng)濟(jì)命脈，在交通運輸綜合體系中發(fā)揮著重要的作用。但在我國西部沙害地區(qū)，風(fēng)沙會對鐵路運營維護(hù)造成嚴(yán)重的影響，最直接、最主要的是由線路積沙造成的列車減速、停運及脫軌現(xiàn)象。目前，國內(nèi)尚無高效的軌道除沙機(jī)械設(shè)備，國外也很難查到關(guān)于鐵路專用除沙車的資料。我國主要采用手工清理，環(huán)境惡劣，工作效率低下，特別是繁忙干線，線路維護(hù)與營運矛盾突出。

2006年4月，蘭新鐵路南疆鐵路線部分區(qū)段被積沙掩埋，近2萬旅客滯留在烏魯木齊、哈密等站。災(zāi)情發(fā)生后，烏魯木齊鐵路局迅速組織5000多名干部職工全力清除線路積沙。隨著我國鐵路建設(shè)線路的不斷延伸，將會有更多線路處于沙害侵襲區(qū)域。研制適合我國國情的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效軌道除沙設(shè)備，對解決沙害鐵路干線的緊急疏通具有重要意義和工程實用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種軌道除沙機(jī)試驗樣機(jī)控制系統(tǒng)，基于CAN總線技術(shù)，采用CAN2.0B通訊協(xié)議對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，其硬件核心選用采用PC/104計算機(jī)＋CAN通信卡組成的系統(tǒng),液壓輔助驅(qū)動單元關(guān)鍵節(jié)點采用DSP芯片TMS320LF2407構(gòu)成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較高的通訊可靠，實時保證了軌道除沙機(jī)的穩(wěn)定運行。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：所述控制系統(tǒng)內(nèi)容分為行走控制和工作控制兩部分。行走控制是對整機(jī)行走速度與工作速度的切換、整機(jī)前進(jìn)、后退及停止等操作進(jìn)行控制；工作控制的主要內(nèi)容為集沙箱體升降控制、側(cè)翼開合控制、揚沙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)控制，以及刮沙鏈、運輸帶、揚沙帶的順序啟?？刂坪蛦为汓c動控制。

所述控制系統(tǒng)的電磁鐵13YA控制溢流閥的開啟，電磁鐵14YA控制調(diào)速閥的開啟，實現(xiàn)行走速度與工作速度之間的切換，電磁鐵15YA、16YA通過控制三位四通電磁閥的各位置動作，進(jìn)而控制液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)整車的行走動作。行走回路工作的條件是電磁鐵13YA一直處于開啟狀態(tài)。當(dāng)整車以行走速度前進(jìn)時，須將電磁鐵15YA開啟；當(dāng)整車以工作速度前進(jìn)時，須同時將電磁鐵14YA和15YA開啟；當(dāng)整車后退時，須將電磁鐵16YA開啟。

所述工作回路中也有一個起總控開關(guān)作用的溢流閥。工作回路正常工作的前提是控制溢流閥開啟的電磁鐵1YA一直處于通電狀態(tài)。左下方的兩個三位四通換向閥分別控制左、右側(cè)翼的展合。電磁鐵2YA通電，壓力油進(jìn)入左側(cè)翼展合液壓缸上腔，從下腔流出，活塞桿收縮，左側(cè)翼展開；3YA通電，壓力油進(jìn)入左側(cè)翼展合液壓缸下腔，從上腔流出，活塞桿伸出，左側(cè)翼合攏；同理，4YA通電，右側(cè)翼展開；5YA通電，右側(cè)翼合攏。

所述揚沙回轉(zhuǎn)和集沙箱體升降液壓回路中，最左側(cè)的三位四通換向閥，其上疊加液控單向閥和調(diào)速閥，用于控制集沙箱體升降；電磁鐵6YA通電，壓力油進(jìn)入箱體抬升液壓缸的上腔，從下腔流出，活塞桿收縮，集沙箱體抬升；7YA通電，壓力油進(jìn)入箱體抬升液壓缸下腔，從上腔流出，活塞桿伸出，集沙箱體下降。右側(cè)的三位四通換向閥用于控制液壓馬達(dá)(驅(qū)動揚沙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu))的正反轉(zhuǎn)；8YA通電時，壓力油從揚沙回轉(zhuǎn)馬達(dá)油口A進(jìn)入，馬達(dá)正轉(zhuǎn)，將揚沙輸送裝置擺至軌道一側(cè)；9YA通電，壓力油從揚沙回轉(zhuǎn)馬達(dá)油口B進(jìn)入，馬達(dá)反轉(zhuǎn)，將揚沙輸送裝置擺至軌道另一側(cè)。

所述控制系統(tǒng)采用基于可編程邏輯控制器(PLC)的控制系統(tǒng)。主控制器選用FX2N系列48點PLC，其輸入端連接按鈕，按下按鈕實現(xiàn)信號輸入；其輸出端連接DC24V繼電器，防止PLC輸出端電流過大，確保PLC正常工作，利用繼電器的觸點控制全部電磁鐵的通斷。

所述控制系統(tǒng)的PLC控制通過按鈕實現(xiàn)系統(tǒng)的輸入，將按鈕連接至PLC輸入端，由PLC自身供電。選用的按鈕有三種類型：第一類采用自動復(fù)位型的按鈕，即瞬時動作，這樣的按鈕可用于系統(tǒng)啟動、整車前進(jìn)、傳送裝置順序啟動、傳送裝置順序停止，以及刮沙鏈點動等；第二類采用自保持型的按鈕，即交替動作，這樣的按鈕可用于控制左、右側(cè)翼展開、集沙箱體抬升和集沙箱體下降等；第三類采用急停按鈕，按下即保持鎖定狀態(tài)(通過旋轉(zhuǎn)可使按鈕彈起)，用于系統(tǒng)停止。PLC輸出側(cè)連接DC24V繼電器，利用開關(guān)電源對繼電器供電，并在繼電器的兩端反向并聯(lián)二極管，以提高觸點的壽命。

本發(fā)明的有益效果是：基于CAN總線技術(shù)，采用CAN2.0B通訊協(xié)議對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，其硬件核心選用采用PC/104計算機(jī)＋CAN通信卡組成的系統(tǒng),液壓輔助驅(qū)動單元關(guān)鍵節(jié)點采用DSP芯片TMS320LF2407構(gòu)成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較高的通訊可靠，實時保證了軌道除沙機(jī)的穩(wěn)定運行。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的沙機(jī)試驗樣機(jī)行走回路液壓原理圖。

圖2是本發(fā)明的左、右側(cè)翼展合過程的液壓原理圖。

圖3是本發(fā)明的揚沙回轉(zhuǎn)和集沙箱體升降液壓原理圖。

圖4是本發(fā)明的傳送裝置液壓原理圖。

圖5是本發(fā)明的PLC連接圖。

圖6是本發(fā)明的車行走部分梯形圖程序。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，控制系統(tǒng)內(nèi)容分為行走控制和工作控制兩部分。行走控制是對整機(jī)行走速度與工作速度的切換、整機(jī)前進(jìn)、后退及停止等操作進(jìn)行控制；工作控制的主要內(nèi)容為集沙箱體升降控制、側(cè)翼開合控制、揚沙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)控制，以及刮沙鏈、運輸帶、揚沙帶的順序啟?？刂坪蛦为汓c動控制。

控制系統(tǒng)的電磁鐵13YA控制溢流閥的開啟，電磁鐵14YA控制調(diào)速閥的開啟，實現(xiàn)行走速度與工作速度之間的切換，電磁鐵15YA、16YA通過控制三位四通電磁閥的各位置動作，進(jìn)而控制液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)整車的行走動作。行走回路工作的條件是電磁鐵13YA一直處于開啟狀態(tài)。當(dāng)整車以行走速度前進(jìn)時，須將電磁鐵15YA開啟；當(dāng)整車以工作速度前進(jìn)時，須同時將電磁鐵14YA和15YA開啟；當(dāng)整車后退時，須將電磁鐵16YA開啟。

如圖2，工作回路中有一個起總控開關(guān)作用的溢流閥。工作回路正常工作的前提是控制溢流閥開啟的電磁鐵1YA一直處于通電狀態(tài)。左下方的兩個三位四通換向閥分別控制左、右側(cè)翼的展合。電磁鐵2YA通電，壓力油進(jìn)入左側(cè)翼展合液壓缸上腔，從下腔流出，活塞桿收縮，左側(cè)翼展開；3YA通電，壓力油進(jìn)入左側(cè)翼展合液壓缸下腔，從上腔流出，活塞桿伸出，左側(cè)翼合攏；同理，4YA通電，右側(cè)翼展開；5YA通電，右側(cè)翼合攏。

如圖3，揚沙回轉(zhuǎn)和集沙箱體升降液壓回路中，最左側(cè)的三位四通換向閥，其上疊加液控單向閥和調(diào)速閥，用于控制集沙箱體升降；電磁鐵6YA通電，壓力油進(jìn)入箱體抬升液壓缸的上腔，從下腔流出，活塞桿收縮，集沙箱體抬升；7YA通電，壓力油進(jìn)入箱體抬升液壓缸下腔，從上腔流出，活塞桿伸出，集沙箱體下降。右側(cè)的三位四通換向閥用于控制液壓馬達(dá)(驅(qū)動揚沙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu))的正反轉(zhuǎn)；8YA通電時，壓力油從揚沙回轉(zhuǎn)馬達(dá)油口A進(jìn)入，馬達(dá)正轉(zhuǎn)，將揚沙輸送裝置擺至軌道一側(cè)；9YA通電，壓力油從揚沙回轉(zhuǎn)馬達(dá)油口B進(jìn)入，馬達(dá)反轉(zhuǎn)，將揚沙輸送裝置擺至軌道另一側(cè)。

如圖4，控制系統(tǒng)采用基于可編程邏輯控制器(PLC)的控制系統(tǒng)。主控制器選用FX2N系列48點PLC，其輸入端連接按鈕，按下按鈕實現(xiàn)信號輸入；其輸出端連接DC24V繼電器，防止PLC輸出端電流過大，確保PLC正常工作，利用繼電器的觸點控制全部電磁鐵的通斷。

如圖5，控制系統(tǒng)的PLC控制通過按鈕實現(xiàn)系統(tǒng)的輸入，將按鈕連接至PLC輸入端，由PLC自身供電。選用的按鈕有三種類型：第一類采用自動復(fù)位型的按鈕，即瞬時動作，這樣的按鈕可用于系統(tǒng)啟動、整車前進(jìn)、傳送裝置順序啟動、傳送裝置順序停止，以及刮沙鏈點動等；第二類采用自保持型的按鈕，即交替動作，這樣的按鈕可用于控制左、右側(cè)翼展開、集沙箱體抬升和集沙箱體下降等；第三類采用急停按鈕，按下即保持鎖定狀態(tài)(通過旋轉(zhuǎn)可使按鈕彈起)，用于系統(tǒng)停止。PLC輸出側(cè)連接DC24V繼電器，利用開關(guān)電源對繼電器供電，并在繼電器的兩端反向并聯(lián)二極管，以提高觸點的壽命。

如圖6，PLC的編程語言采用梯形圖表示。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，直觀易懂，是使用最多的可編程邏輯控制器圖形編程語言。選用三菱GX-Developer模擬器實現(xiàn)程序的錄入。

利用GX-Simulator對控制程序進(jìn)行調(diào)試，該軟件包安裝在有GX-Developer的計算機(jī)上，能夠?qū)崿F(xiàn)不在線時對控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。將所編寫的梯形圖程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，通過“梯形圖邏輯測試啟動”菜單命令即可啟動仿真。啟動仿真后，程序開始在電腦上模擬PLC的寫入過程。寫入完畢后，可通過軟件中的“軟元件測試”菜單命令強(qiáng)制一些輸入觸電為ON狀態(tài)(即按鈕開關(guān)的閉合狀態(tài))，系統(tǒng)將模擬程序的運行并顯示運行狀態(tài)，通過觀察可發(fā)現(xiàn)程序是否運行正常，是否滿足系統(tǒng)的控制要求。