[发明专利]利用PLC实现内燃机车190型柴油机无级调速的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用PLC实现内燃机车190型柴油机无级调速的方法，属于柴油机控制领域。

背景技术

190型柴油机使用操纵风缸调整转速，即用操纵风缸将柴油机转速范围分成15个转速控制点，调速时用压缩空气通过操纵风缸推动柴油机调速手柄在15个转速点之间切换，从而实现柴油机的远距离操纵。这种方式调速时柴油机转速呈阶段性快速上升或下降，转速波动大，造成各运动件冲击大并使柴油机冒黑烟，致使柴油机工作寿命降低，燃油消耗率增加。

近几年新造机车都是采用无级调速，190柴油机实现的方案都是配置无级调速箱控制步进电机实现无级调速，机车硬件投入大，线路改动多，需要资金高，且由于硬件增加无形中增加了故障率、稳定性不好。

配置190型柴油机的机车一般都采用PLC控制，如GK₁型、GK_3B型机车，以及后期生产的GK₀型、GK_1F型机车。但这些采用PLC控制的机车，在无级调速的硬件方面均采用推杆式司机控制器和昂贵的无级调速控制箱，当机车手轮升到8位以上，此时如果使用液力换向或水温低于60℃，转速会突然下降8位甚至降到怠速转速，不利于平稳操纵，容易造成坡停。

发明内容

本发明的目的是提供一种不改变机车操纵台外观，线路改动不大的前提下，可减少无级调速箱的中间环节、实现机车分档无级调速，且调速平稳顺滑、可靠性高、成本低的利用PLC实现内燃机车190型柴油机无级调速的方法。

本发明的技术方案如下：

本发明的硬件包括机车手轮式司机控制器、步进电机、调速器、PLC控制器，其特征是：在调速器与步进电机之间设置一个能够将步进电机的旋转运动转化成直线运动或角度摆动，使之作用在调速弹簧上能够改变其弹力的机械装置；将PLC控制器的三个输出点输出的三相脉冲信号，通过固态继电器（俗称放大块）放大后直接作为步进电机的驱动电源；将机车手轮式司机控制器的四个调速触点接到PLC控制器的输入端，根据PLC控制器接收到的机车手轮式司机控制器四个调速触点的开闭情况，通过内部程序进行8421编码，确认机车手轮式司机控制器发出的指令位置；PLC控制器程序对机车手轮式司机控制器发出的指令位置与调速器当前调整实际位置（即图1框图中的原位置）进行比较，如果机车手轮式司机控制器指令位置大于当前调整实际位置，程序控制PLC控制器通过a、b、c三个输出点输出三相升速脉冲，驱动步进电机正转，再通过调速器控制柴油机提速；如果机车手轮式司机控制器指令位置小于当前调整实际位置，程序控制PLC控制器通过a、b、c三个输出点输出三相降速脉冲，驱动步进电机反转，再通过调速器控制柴油机降速；如果机车手轮式司机控制器指令位置等于当前调整实际位置，程序控制PLC控制器的a、b、c三个输出点停止输出脉冲，并使最后的输出信号保持长通，使步进电机停止并保持现有位置，柴油机调速位置得到保持。

在所述调速器与步进电机之间设置的机械装置为扇形齿轮、涡轮蜗杆机构或螺旋传动机构。

本发明具有以下优点：

（1）输出信号在驱动步进电机的同时，还向PLC控制器进行反馈，所以PLC控制器可以精确的检测到柴油机当前实际的调整位置。由于输出脉冲的频率直接决定了柴油机的升速率和降速率，所以可以根据柴油机的性能指标，在柴油机的各种工况赋予输出脉冲不同的频率，既能够使柴油机的性能得到充分发挥，又有效地抑制了柴油机调速过程中冒黑烟问题，这就比目前的调速方式只有一个升速率和降速率，具有节能减排的优点。

（2）通过输出脉冲直接驱动步进电机工作，减少了无级调速箱中间环节，降低了成本、提高了可靠性。

（3）现有机车当手轮升到8位以上，此时如果使用液力换向或水温低于60℃，转速会突然下降8位甚至降到怠速转速，不利于平稳操纵，容易造成坡停。本发明在以上情况下，手轮如超过8位，柴油机转速自动保持8位转速，待液力换向结束或水温升至60℃以上，柴油机转速又能自动提高到机车手轮式司机控制器实际位置转速。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的实施例中调速器与步进电机连接示意图；

图3是本发明的实施例中PLC控制器与步进电机间的电路连接图；

图4是本发明的实施例中的局部电路连接图；

图5是本发明的实施例中PLC控制器的第一程序片段图；

图6是本发明的实施例中PLC控制器的第二程序片段图。