YD323型中型捣固车捣固控制系统的分析与改进

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YD323型中型捣固车捣固控制系统的分析与改进

摘  要：从应用角度介绍了YD323型捣固车捣固控制系统的组成、捣固头的控制原理及改进后的原理分析，为现场使用、维修提供帮助。
关键词：捣固控制原理；维修；YD323


        捣固装置是捣固车作业最主要的部件，捣固装置正常工作与否直接影响捣固车作业的质量和效率。鉴于YD323型中型捣固车捣固控制系统存在着故障率高、作业精度差的问题，为了提高YD323型中型捣固车作业的质量和效率，对该型捣固车捣固控制系统非常有必要进行合理的改进，以满足铁路线路施工作业的需要。
        1 YD323型中型捣固车原捣固控制系统的组成：
        1.1电气控制系统
        该型捣固车电气控制系统是在PLC系统控制下由电路控制板、感应深度传感器、接近开关组成。该型捣固车的捣固装置分左、右两套，分别由3U12，3U13两块电路板控制，在捣固框架的后边安装有感应深度传感器。感应深度传感器内安装有三个接近开关，分别产生上、中、下三个位置信号，来控制捣固装置的升降，从而使捣固车完成捣固作业，捣固车的这种捣固控制系统的控制方式，被称为感应捣固控制方式。捣固装置的上升、下降的程序控制系统是由可编程逻辑控制器实现的，这个控制系统简称为PLC系统。PLC系统是以微处理器为核心，综合运用了计算机技术、自动控制技术和通信技术，使用面向控制对象、控制过程的“自然语言”编程，是一种更适用于工业环境、可靠性较高的新一代通用工业控制系统。
        1.2液压控制系统
        捣固装置上升、下降的液压控制是由比例方向控制阀控制升降油缸来完成的。在YD323型捣固车捣固装置升降液压控制回路中，采用的是美国Vickers公司生产的KDG5V型比例方向控制阀。KDG5V型比例方向控制阀主级阀芯的位置取决于整体安装的比例电磁减压阀的输出；主阀芯的移动方向取决于先导阀的两个电磁铁中哪一个得电，而移动量取决于输入的电磁铁的电流。该比例方向控制阀需要一个单独的放大器去驱动，预置电流750mA,最大驱动电流1400mA。
        2 感应捣固控制方式的原理
        当需要捣固装置下降时，来自PLC系统的捣固装置下降信号有效，左QL02=1、右QL04=1，这两个高电平信号分别被送到3U12、3U13电路板的16z端子，使得板上的J2继电器吸起，产生下降工作电流，并引起板上控制预置电流的J1继电器吸起，产生下降预置电流，同时三极管T1导通；板上+24V电源由12d输出，经限流电阻，比例阀下降线圈，再由14d进3U12、3U13电路板，经J5继电器的吸起接点到T1管的集电极、发射极到电源负极，于是比例阀中有下降电流流过，捣固装置开始下降。当捣固装置下降结束后，左QL02=0、右QL04=0，板上的J2继电器落下，下降工作电流消失，由于板上电容的影响，控制预置电流的J1继电器要经过一定的缓放时间才会落下，预置电流消失，捣固装置停止动作，从而避免了捣固装置停止过猛。
        当需要捣固装置上升时，来自PLC系统的捣固装置上升信号有效，左QL01=1、右QL03=1，这两个高电平信号分别被送到3U12、3U13板的18z端子。使得板上的J4继电器吸起，产生上升工作电流，并引起板上控制预置电流的J3继电器吸起，产生上升预置电流，同时三极管T2导通；板上+24V电源由8d输出，经限流电阻，比例阀上升线圈，再由10d进3U12、3U13电路板，经J6继电器的吸起接点到T2管的集电极、发射极到电源负极，于是比例阀中有上升电流流过，捣固头开始上升。当捣固到上位，上升结束，左QL01=0、右QL03=0，板上的J4继电器落下，上升工作电流消失，由于板上电容的影响，控制预置电流的J3继电器要经过一定的缓放时间才会落下，预置电流消失，捣固装置停止动作，从而避免了捣固装置停止过猛。

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　　3 感应捣固控制方式的缺点
        由于Vickers公司生产的KDG5V型比例方向控制阀控制的特性决定，比例方向控制阀阀的阀芯移动的死区电流为750mA,最大工作电流可达到1.4A，因此捣固控制板上流过的电流很大，捣固控制板上的元件容易发热后造成温漂，同时控制电流变化范围较大，造成阀芯移动的反应时间较长，捣固装置的升降出现滞缓和不同步现象，影响捣固的作业质量和效率。
        4 对YD323型中型捣固车捣固控制系统的改进
        4.1改进后的捣固控制系统部件组成。
        在程序控制系统的协调控制下，改进捣固控制系统由选用普拉赛公司生产的比例方向控制阀、深度设定电位器、750深度传感器及捣固控制板组成。
        4.2首先对程控系统进行修改，因为原捣固控制板需要程控系统分别提供上升信号（QL01=1、右QL03=1），和下降信号左（QL02=1、右QL04=1）而线性捣固控制板只需要一路信号控制，下降=1，上升=0，所以必须对可编程序控制器（PLC系统）的程序进行修改，这里就不在详细叙述。
        4.3线性捣固控制电路的工作原理：
        当需要捣固装置下降时，来自PLC系统的捣固装置下降信号有效，左Q10=1、右Q11=1，这两个高电平信号经2U6电平转换板，输出低电平信号分别被送到10U1、10U2电路板的16z端子，使得板上的J1、J2、J9继电器吸起。当捣固装置没有达到设定的深度时，J10继电器吸起，产生下降预置电流，同时三极管T2导通；板上+24V电源由12d输出，经限流电阻，比例阀下降线圈，再由14d进10U1、10U2电路板，经J7继电器的吸起接点到T2管的集电极、发射极到电源负极，于是比例阀中有下降电流流过，捣固装置开始下降，当捣固装置下降到距设定深度140mm时，比例阀中的电流开始减少，直至达到设定的深度，比例阀中的电流减少至预置电流，随着捣固装置越过下位进一步向前移动，J10继电落下，预置电流消失，同时三极管T2的基极电位迅速变负，三极管T2截止，比例阀中电流为零，捣固装置停止动作。
        当需要捣固装置上升时，PLC系统输出上升控制信号，左Q10=0、右Q11=0，经2U6电平转换板，输出的高电平信号使10U1、10U2电路板上的J1、J2、J9继电器落下。当捣固装置没有达到设定的上升高度时，J10继电器吸起，产生上升预置电流，同时三极管T1导通；板上+24V电源由8d输出，经限流电阻，比例阀上升线圈，再由10d进10U1、10U2电路板，经J6继电器的吸起接点到T1管的集电极、发射极到电源负极，于是比例阀中有上升电流流过，捣固装置开始上升，当捣固装置上升到距设定高度230mm时，比例阀中的电流开始减少，直至达到设定的高度，比例阀中的电流减少至预置电流，随着捣固装置越过上位进一步向前移动，J10继电落下，预置电流消失，同时三极管T1的基极电位迅速变负，三极管T1截止，比例阀中电流为零，捣固装置停止动作并停在上位。
        为了防止当传感器工作电源故障时，导致线性深度传感器输出电压异常；或为了防止集成运放的工作电源故障时，导致集成运放输出电压异常，从而使捣固装置动作失控的现象出现，在10U1、10U2线性捣固板上设有±10V、±15V电源状态监视继电器J6和J7。当电源输出正常时，J6、J7继电器吸起，比例阀中的上升、下降电流才能输出至比例方向控制阀上，起到保护作用。
        5 结论
        通过上述对YD323型中型捣固车捣固控制系统的改进，使该型捣固车的整体性能比未改进前得到了大幅度的提升，捣固装置升降的同步性和控制性得到了卓有成效的实质性改善，在捣固装置电气系统控制和液压系统控制上已达到和DC-32捣固车同样的性能水平。我们知道捣固车捣固作业的深度和深度误差对捣固质量的影响至关重要，改进后的YD323型中型捣固车对捣固深度做到了准确控制，捣固后线路的下沉量得到了均匀下沉，作业精度达到了毫米误差水平，为捣固车作业后的铁路线路的水平和长平质量及稳定性提供有力保障。