2012年第2期液压与气动67列车制动软管试验台测控系统的设计刘丽华，易毅坚2Design of measuring and control system for train brake pipe test stationLIU Li-hua',YI Yi-jian2(1.广州铁路职业技术学院，广东广州510430；2.广州地铁总公司运营事业部车辆中心，广东广州510550)摘要：在分析水压和风压试验流程的基础上，设计了用PLC和触摸屏相结合的控制系统。该试验台具有人机交互友好、控制可靠性好、效率高等特点。关键词：制动软管；PLC;触摸屏；水压和风压试验；测控系统中图分类号：TH137文献标识码：B文章编号：10004858(2012)02006703引言的控制与性能检测。列车制动软管性能的好坏直接影响到列车的行车在试验水槽上面设有软管试验防护网，以防软管安全，因此需要每三个月对其进行水压和气压试验。在试验中脱开伤害操作者。试验台水槽内设有3个试列车制动软管试验台就是用来对制动软管进行气压和验接头，并配置软管活接堵头3个、软管外形标准轮廓水压测试的装置，主要检测列车软管是否漏气或胀形检测模板1个，每次可对1~6根软管进行任意试验。过大。由于制动软管检验周期较短，需要检验的软管被检测的制动软管放人水槽，制动软管的一端接在水数量很大，而目前广州地铁仅有一号线一台手动式软槽的试验接头上，另一端用活接堵头封堵，待制动软管管试验装置，且该试验装置已经陈旧，工作效率低。因内充高压水或高压空气时，则呈密封状态。为方便水此，为满足日益增长的软管压力检测的需求，从节约成压实验后快速放水，在水槽底的中心部位开设了电磁本、自主研发的角度出发，我们自行研制了用PLC和阀开关，当需要放水时，该电磁阀打开，可快速放水。触摸屏控制的列车制动软管试验台，具有自动/手动/2试验台的气、水压系统单步等操作功能，该实验台简化了软管的检验步骤，提根据铁路行业标准，列车制动软管的试验内容分高了检验效率。为两项：①风压试验：将制动软管总成置于水槽内，缓1试验台的总体结构慢通以0.6~0.65MPa的压缩空气，保压5min,制动列车制动软管试验台由试验台架、水槽、气压和水软管总成无泄漏、破裂，软管发生气泡在10min内逐压系统、检测和控制系统组成。试验台架由方钢制成，渐减少并消失者可以使用；②水压试验：风压试验合台架的外框采用铝板制作，四块铝板可拆卸，使试验台格后，以1.5MPa的水压进行强度试验，保压2min无美观整洁，易于维护。台面下如图1a所示，有电气柜、破损、外径无局部凸起，软管膨胀后直径大于57mm系统管路和蓄水池。台面上如图1b所示，是触摸屏控时报废。基于以上要求，我们所设计的气压和水压系制台和软管操作部分。检测和控制系统完成试验动作统工作原理如图2所示。试验台利用电磁阀控制，分别将空气和水注入试验软管内，进行加压，保压一定时间，进行水密性检测软管是否泄漏和检测软管的胀型是否满足要求。收稿日期：201108-12电气柜加栽泵水气管蓄水池控制台试验接头防护网水槽路装置a)试验台内部结构b)试验台水槽作者简介：刘丽华(1971一)，女，副教授，硕士，主要从事机电图1试验台总体结构图液方面的科研和教学工作。68液压与气动2012年第2期的特点，适用于开关量控制，并且试验台控制系统/O储点数较多，控制过程较复杂，所以本试验台的控制系统水3采用以触摸屏为上位机和以PLC为下位机的电气控制系统。触摸屏与PLC通过RS232数据线通信。触摸屏主要是接受指令输人、显示操作页面，并显示运行过程。PLC与触摸屏实时通讯，一方面采集现场开关1.空气压缩机2.减压阀3.截止阀4.电磁阀V1量信号，另一方面为触摸屏的显示提供数据，接收触摸5.电磁阀V36.电磁阀V47.电磁阀V58.电磁阀V2屏传来的中间变量信号，发出信号给电磁阀，控制各电9.过滤阀10.加载泵11，抽水泵12.水压开关13.气压开关磁阀的运行状况。图2水压、气压系统工作原理图4.2测控系统硬件设计3设计要求试验所需要的输入按钮共有21个点，输出16个该试验台的控制采用了三种模式：手动、自动和单点，所以PLC采用FX2N系列完全满足了控制要求。步：具有自动报警功能。手动操作模式是便于检修实PLC的接线图如图3所示。验台，及时发现问题。自动操作模式可简化试验步骤，为避免试验台的硬开关控制影响系统稳定性，同只需按一个启动按扭就可以完成水、气压自动联合试时更于运行时实时显示水路的运行状态，试验台选用验。单步则是把气压试验和水压试验分开测试。触摸屏作为人机界面，把原来的开关按扭、报警指示灯单步的气压试验流程：启动→V4开→抽水泵启都改为软件代替，试验台的人机界面采用系列GT1000动，水槽加水（延时4min)→V4关→抽水泵停止→V1触摸屏。开→V2开→延时15s(排出试验管内的水和气)→V224+关→加压→达到设定压力时V1关→计时保压（检查24+Ncom泄漏)+报警提示保压完毕→V2开，卸压→V5开，水COMO槽排水（延时5.5min)→拆管。com手动COM1单步的水压试验流程：启动→V3开→抽水泵启动YI加水→延时15s(排出试验管内的气)+V2关闭→延水槽补水SB4COM2-Y2时15s(试验管内充水)→V3关→抽水泵停止+V6开充气压SBIX4Y3+加压泵启动加压→达到压力设定时，加压泵停止→气压达设定X5卸压键SB2COM3V6阀关闭→开始保压检查试验管的胀型→报警58，水槽排水SB5Y4V2卸压报警提示保压完毕→V2开，卸压→拆管。气管充水SB3PLCY6抽水泵自动操作模式下的水、气压联合试验流程：启动→加水压SB6Y7水压达设定V4开→抽水泵启动，水槽加水（延时4min)+V4关→×13选水压×14COM4抽水泵停止→V1开→V2开→延时15s(排出试验管选气压Y10延时卸压内的水和气)→V2关+加压→达到设定压力时V1关启动YLV3试验管注水×17→+计时保压（检查泄漏）→报警提示保压完毕→V2停止×20Y13急停开，卸压→V5开，水槽排水（延时5.5min)→V3开+抽水泵启动加水+延时15s(排出试验管内的气)+V2关闭→延时15s(试验管内充水)→V3关→抽水泵Y15×25Y16V6水压阀停止→V6开→加压泵启动加压→达到压力设定时，加×26Y17压泵停止→V6阀关闭→开始保压检查试验管的胀型图3PLC接线图-→报警5s,报警提示保压完毕→V2开，卸压-→拆管。4.3软件设计4测控系统设计1)PLC程序设计4.1测控系统总体结构PLC程序共分为三段：手动控制、自动控制和单步由于可控制控制器其有可靠性好、抗干扰能力强2012年第2期液压与气动69择。自动控制程序由于用顺序控制实现，所以采用步ALTP M 13]进指令编写，步进状态转移通过时间继电器T作为转X15X0M15M20换条件。由于自动控制和单步控制步骤较多，程序较长，这里不再叙述。在手动模式下，首先在触摸屏上选择手动模式，进Mi3行气压压力测试。将气压开关打开，按以下步骤执行：Mi8(1)按下SB4键，则V4阀打开，抽水泵动作，试验水ALTP M 14]槽开始补水，当水槽水量足够时，再次按下SB4键，抽水泵停止动作，V4阀关闭；(2)按下SB1键，则V1阀-ALTP M 15]打开，空压机向试验管内充气，将试验管内的水排出，ALTP M 16]待水排出后（约15s),按下SB2键，则V2阀关闭，试M16(Y014)验管内开始加压，当压力达到设定压力时(0.6~0.65ALTP M 17]MPa),加压自动停止，按下SB1键，则V1阀关闭，开始看表计时保压。保压过程中，查看气管是否存在泄ALTP M 18]漏；(3)当试验管保压试验完成后，按下SB2键，则V2XO阀打开（复位，常开位），释放试验管内压力：(4)按下SB5键，则V5阀打开，试验水槽内的水排向储水槽，(Y017)(此时可以关闭试验软管前端的手动球阀，拆卸试验ALTP M20】管)，当水槽放水完毕，再次按SB5键，关闭V5阀。至此，气压测试功能完毕。然后进行水压压力测试，将水图4PLC手动模式程序压开关打开，气压开关打开。①按下SB3键，则V3阀步操作按扭和自动操作按钮，并设有监控按扭，按监控打开，抽水泵动作，试验管开始充水，将管内空气排出；按扭时，出现水路和气路系统回路图，画面上有监控指排完空气后，（约15s)。按下SB2键，则V2阀关闭，示灯，可以在监控画面上，实时监控水路和气路的运行试验管补水，（待补水完毕，约15s),按下SB3,关闭情况。V3阀，抽水泵停止动作；②按下SB6键，则V6阀打初始页面开，按下加压泵键，则加压泵开启，向管内加压，当管内手动操作页面自动操作页面压力达到设定压力时(1.0~1.05MPa),加压停止，再操作说明页面按下SB6键，关闭V6阀，按下加压泵键，关闭加压泵。单步操作页面自动监控页面开始计时保压。在保压期间，用标准廓形模板检查软图5触摸屏页面组成管的膨胀和变形；③当试验管保压试验完毕后，按下5结束语SB2键，则V2阀打开（复位，常开位），释放试验管内本试验台研制成功后，目前己正式投入使用，对列的水，释放完毕，拆卸试验软管，至此，手动水压测试功车制动软管进行水压和气压压力测试的同时，还能检能完毕。验软管耐压和胀形是否满足要求。经实践证明，本试按上述要求，设计的PLC程序如图4所示。程序验台性能稳定，工作可靠，操作简单。本试验台根据实中由于要人工控制各电磁阀的开启和关闭，为简化程际要求，还可扩展到其他管件的压力试验。序，使用了交替输出的ALTP指令。参考文献：2)触摸屏页面设计[1]杜体育陈昌煦。铁路列车制动软管自动压力试验系统触摸屏页面有初始页面、手动页面、自动页面和操[J].设备管理与维修，2008，(8).作说明组成，如图5所示。初始页面上可选择是采用[2]陆被.KGSHY-B型列车制动软管试验机的研制[J].上海手动操作还是自动操作，并且可以通过操作说明页面铁路科技，2009，(2).了解实验台的操作流程。手动页面有开关和指示灯两[3]阮友德.PLC、变器、触摸屏综合应用实例[M].北京：大类，指示灯只起手动监控作用。自动操作页面有单中国电力出版社，2007