可编程控制系统在LC一4000型.doc

可编程控制系统在LC一4000型轮对磁粉探伤机上的应用姜志平（明达职业技术学院，江苏射阳224300）摘要：可编程控制系统在国内具有领先地位的新型半自动LC4000型轮对磁粉探伤机中的应用。关键词：探伤机可编程控制应用铁路机车、车辆的轮对是车辆起支撑和缓冲作用的重要部件，它的裂纹多数是在运行过程中受外载交变应力而产生。金属疲劳会使这些裂纹逐渐扩大，这种裂纹很隐蔽，具有很大危险性。由于轮对个大、体重，以前没有专用设备对其进行全方位探伤检查，各检修部门多数采用马蹄探伤仪且以目视为准。劳动强度高、人为误判率、漏检率高，且需用专用行吊配合方能有效探伤，探伤成本昂贵，无法完成国家安监委对铁道部门下达的“全面探伤检查”的生产任务。基于上述原因，笔者以前所在的工作单位：“江苏射阳无损检测研究所”研制了LC4000型轮对磁粉探伤机这一可靠的检测设备。它具有探伤灵敏度高、自动化程度大的特点。该机通过了铁道部运输局技术评审，经专家现场测试主要技术指标符合JB/T8290一1998磁粉探伤标准，技术上具有国内先进水平，并获得了国家级新产品证书。该产品要求用PLC程序控制器来控制整个系统的操作流程：如工件的轴向移动、夹紧、转动、喷洒磁悬液、冲磁、退磁、松夹等，整个检测过程全部都由PLC控制相应的伺服机构自动完成。1电气部分主要技术参数：1.1输出电流：周向AC：0一3000AT，连续可调，带断电相位控制；纵向AC：0一18000AT，连续可调，带断电相位控制；1.2磁化方式：周向、纵向、复合磁化；1.3暂载率：25%；1.4充磁时间：2S；1.5气源压力：0.5 Mpa；1.6休机时间：18S；1.7 退磁时间：6S；1.8 退磁效果：0.5mT（试件）；1.9 灵敏度：AL型试片15/50，清晰显示；1.10 电源：三相四线：380V、50HZ，约150A；1.11 使用环境：一10一40；1.12 相对湿度：85%；2设计方案21总体方案拟定根据铁道部工艺及检修工序的要求来完成承载小车、夹持装置、传输装置、磁化喷淋系统、机械及控制系统的设计和制造。2.1.1探伤机的结构和探伤工艺流程要求该机由上（下）料台、磁化（喷淋）机、清洗机、烘干机等机台组成，传动台车兼有夹持工件、翻转工件。向工件和多匝线圈导人周向电流和纵向电流进行磁化的功能。探伤工件由吊车吊放在台车上，夹持装置电动推进（进料），达到主机中的预定位置后自动停下，弹性电刷自动接通电极（夹紧）。此时通电磁化（充磁），同时喷洒磁悬液（喷液）、磁化结束，台车退出磁化装置。达到预定位置自动停下；电动翻转工件（转动），便于全面观察检查；检查完毕重复磁化前动作（夹紧）进行退磁（退磁），退磁后将工件传动至吊装位置，由吊车将探伤完毕的工件吊走，进人下一个工序循环作业。2.1.2周向磁化从轮对两边夹持通电进行周向磁化，使磁场强度在轮对中段外表面达到磁化标准2400A/m的要求。2.1.3纵向磁化利用开合线圈通电后产生的磁场对轮对的纵向进行磁化，以使其达到18000AT的磁化要求。2.2电路构成该电器部分主要由主电路、控制电路、触发电路组成。2.2.1主电路该机主电路由周向电流发生器和纵向电流发生器为核心的两套电路组成，用来为探伤机提供磁化电流。三相380V电源的AC相接周向磁化电源变压器；BC相接纵向磁化变压器。周向、纵向磁化电流的调整，分别由两只KP系列可控硅完成。改变串接在主变压器初级回路中的可控硅的导通角即可改变主变压器初级的电压幅值，从而改变变压器次级输出电压的幅值，达到调整电流的目的。见图1、图2。图1探伤机主电路电路图图2电流发生器电路2.2.2控制电路控制电路由1台JH120一40可编程控制器（PLC）及外围元件组成。电路控制方式简单，动作可靠。用PLC程序控制，设备功耗小，程序可塑性大。控制电路如图3所示：图3探伤机控制电路原理图2.2.3触发电路 图4探伤机触发电路图5 磁化、退磁曲线该设备可控硅移相触发电路采用新研制开发的较先进的PLC移相技术，使该电路具有移相范围宽，锯齿波线性好，控制方式简单，有失效保护，触发输出电流大，脉冲宽度可调等一系列优点，在一块高性能专用TCA785触发模块上将探伤机功能集成一体，使可控硅触发更为可靠。除具有充磁、退磁外，采用电流跟踪设计，欠流报警输出，并具有交流断电相位控制、休机时间控制功能。图4中CON,COM之间电压的控制由PLC根据程序自动实现，具体实现依赖于PLC的模拟量输人、输出模块。PLC可控硅触发电路原理图中用的是双路输人单路输出的模拟量模块。其中一个模块的两个输入口分别接至周向、纵向变压器输出端的电流传感器的输出端上取实时返回的电流信号。两个模块上的各一个输出端分别接周向、纵向移相触发模块的CON与COM端。这样就构成了完整的触发可控硅的电路。可控硅电流触发的软件编程思路是：根据设定的磁化电流值及磁化时间、退磁时间要实现如图2的磁化、退磁电流曲线。在磁化时要在一个短时间内将磁化电流升到设定值，然后保持一定时间，在设定的时间内关断，达到磁化的效果。这个设定值可以几百安培到数千安培，而磁化的时间一般只有13S。这里的一个难点就是要在短时间内将电流调到一个较大值，而又不能出现超调现象，然后将电流在设定点稳定并在设定时间到达后关断，不能出现电流波动和超调现象。一个优秀的磁化触发电路要实现良好磁化效果，就要尽量的使触发可控硅生成的磁化曲线达到或近似图5的磁化曲线。3、程序软件3.1 PLC端口号命名3.2 PLC线圈号含义表-1PLC线圈号端口功能端口功能端口功能端口功能端口功能端口功能400启动406工控500正转506充磁430进料线圈437反转线圈401暂停407进料501反转507退料431出料线圈530电极线圈402复位410电极夹紧502停止转动510出料432缓冲线圈534左喷线圈403轮压开关411电极返回503闭合到位511门帘正转433喷液线圈535右喷线圈404手动412线圈闭合504喷液512门帘反转434磁化线圈405自动413返回线圈505停喷513返回到位436正转线圈3.3控制要求控制要求见2.1。3.4 PLC程序表（见表2）表-2：LC4000型轮对磁粉探伤机控制指令表（节选）行号指令行号指令行号指令行号指令行号指令行号指令1LD7126563051OUT43276LD551015627126OUT4512OUT67127STL63052OUT43677S607102n.627127K1.53K60128OL T43053OUT43778STL607103OUT430128LD4514OUT67229OUT43154OUT5379OUT430104OUT432129NOP5K62030OUT5055K580OUT432105OUT437130C6136OUT67031K656LD5381OUT436106OUT434131STL6137K10332LD5057S60582OUT437107OUT650132OUT4308s60033S60258STL60583OUT530108KK20133OUT4329LD40534STL60259OUT43084OUT56109LD650134OUT43610PLS10335OUT43060OUT43285K1.5110S611135OUT45211LD40436OUT5161OUT43686LD56111STL611136K212OR40137K362NOP87S624112OUT430137LD45213CJP70038LD5163OUT43788STL624113OUT432138S61414LD10339S60364OUT53089OUT430114OUT436139STL.61415S60040STL60365OUT54ooOUT552115OUT437以下略16ST60041OUT43066K1.591K2116OUT45017LD40042OUT43267LD5492LD552117K1518PLS10043OUT43468S60693S610118LD45019LD10044OUT43769STL60694STL610119S61220S60145OUT5270OUT43095OUT430120STL.61221STL60146K2071OUT4329