專利名稱：一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電氣控制系統(tǒng)，尤其適用于隧道、地鐵清潔車的電氣控 制系統(tǒng)。
背景技術：
隨著科技的發(fā)展，由機械部件及電氣控制系統(tǒng)組成的工業(yè)設備，其技術和產 品自動化程度日趨完善，正朝著高可靠性、高速度、多功能、網絡化的方向發(fā)展，具有可靠、 安全、經濟、控制與管理一體化的控制系統(tǒng)，才能適應市場的需求。現(xiàn)在常用的控制方式是 繼電器回路控制、PLC (可編程控制器)控制系統(tǒng)和工業(yè)計算機控制系統(tǒng)。目前，清潔車通常采用繼電器控制線路。在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是 大量的繼電器，整個系統(tǒng)控制簡單，成本低。但若工藝調整，需要改變電氣控制系統(tǒng)時，原先 的整個電氣控制系統(tǒng)將全部拆除，耗費大量的人力、物力和時間，而且控制功能少，不能實 時監(jiān)控，可靠性差。

實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種操作和維修方便、實 時監(jiān)控、分散控制與集中管理為一體的隧道清潔車電氣控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，它包括PLC控制器，所述PLC控制器的輸入 模塊分別與電源裝置及操作裝置連接；所述PLC控制器的輸出模塊分別與繼電器控制單元 和驅動器控制單元連接；所述PLC控制器的輸出模塊還分別與液壓控制裝置與毛刷升降裝 置連接。所述電源裝置包括發(fā)電機組，發(fā)電機組饋出電源給1#控制柜和姊控制柜；所述 1#控制柜輸出電源給直流柜和操作臺；發(fā)電機組、1#控制柜、姊控制柜、操作臺和直流柜還 分別與PLC控制器的輸入模塊連接。所述操作裝置包括操作臺，操作臺上設有監(jiān)視裝置和人機界面，用于控制整車的 照明系統(tǒng)；所述人機界面通過RJ45以太網接口與PLC控制器通訊；所述操作臺還與PLC控 制器的輸入模塊連接。所述繼電器控制單元分別驅動傳輸泵、手持噴灑泵、噴灑閥組、空壓機、隔膜泵；所 述傳輸泵和手持噴灑泵分別與姊控制柜連接；所述噴灑閥組、空壓機和隔膜泵分別與1#控 制柜連接。所述驅動機構包括驅動器控制單元，驅動器控制單元控制變頻器組和一臺軟啟動
O[0011]所述變頻器組包括驅動高壓泵的變頻器、驅動中壓泵的變頻器、驅動低壓泵變頻 器和驅動風機的變頻器。所述液壓控制裝置包括液壓控制單元，所述液壓控制單元包括液壓泵，液壓泵由軟啟動器驅動；所述液壓控制單元還與毛刷驅動閥連接。所述PLC控制器包括依次連接的直流電源單元、CPU單元、輸入模塊、輸出模塊、A/ D模塊；其中直流電源單元提供電源，輸入模塊接受操作臺、1#控制柜、姊控制柜、直流柜、 以及發(fā)電機組的所有開關量信號；輸出模塊分別驅動繼電器控制單元、液壓控制單元、驅動 器控制單元及毛刷升降裝置；A/D模塊接受模擬量信號；CPU單元進行數(shù)據(jù)處理運算。本實用新型中部分部件的安裝1#控制柜安裝有PLC控制器、液壓控制單元、繼電 器控制單元、驅動器控制單元，并連接直流柜、操作臺。其中驅動器控制單元驅動的1#變頻 器、姊變頻器、3#變頻器器、4#變頻器及軟啟動器，也安裝在1#控制柜。本實用新型的有益效果是本實用新型包括PLC控制器、電源裝置、操作裝置、繼 電器控制單元、驅動器控制單元、液壓控制單元及毛刷升降裝置，采用PLC作為整個控制系 統(tǒng)核心，克服了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)維修困難、可靠性差不足之處，簡化了繁瑣的接線方 式，維修方便，可靠經濟，人機界面實時數(shù)據(jù)通訊，自動化程度高，功能完善。

圖1為本實用新型的隧道清潔車電氣控制系統(tǒng)的原理框圖；圖2為PLC組成示意圖；圖3為本實用新型的隧道清潔車電氣控制系統(tǒng)的設備連接示意圖；其中，1.操作臺；1-1.監(jiān)視裝置；1-2.照明系統(tǒng)；1-3.人機界面；2. 1#控制柜； 2-1.直流柜；3. 控制柜；4.發(fā)電機組；5. PLC控制器；5-1. PLC直流電源單元；5-2. CPU 單元；5-3.輸入模塊；5-4.輸出模塊；5-5. A/D模塊；6.液壓控制單元；6-1.毛刷驅動閥； 7.毛刷升降裝置；8.繼電器控制單元；8-1.傳輸泵；8-2.手持噴灑泵；8-3.噴灑閥組； 8-4.空壓機；8-5.隔膜泵；9.驅動器控制單元；9-1. 1#變頻器；9-1-1.高壓泵；9-2. 2#變 頻器；9-2-1.中壓泵；9-3. 3#變頻器；9-3-1.低壓泵；9-4. 4#變頻器；9-4-1.風機；9-5.軟 啟動器；9-5-1液壓泵。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例作進一步說明請參閱圖1，本實用新型的用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，包括操作臺1、1#控 制柜2、2#控制柜3、直流柜2-1、發(fā)電機組4、毛刷升降裝置7、PLC控制器5、繼電器控制單 元8、含有液壓泵9-5-1的驅動毛刷的液壓控制單元6、驅動器控制單元9。其中所述發(fā)電 機組4饋出電源給1#控制柜2及2#控制柜3 ；所述1#控制柜2、2#控制柜3、發(fā)電機組4 運行信號、操作臺1的信號，連接到PLC控制器5的輸入端；PLC控制器5的輸出端分別連 接繼電器控制單元8、驅動器控制單元9、毛刷升降裝置7、液壓控制單元6。請參閱圖2，PLC控制器5包括直流電源單元5_1、CPU單元5_2、輸入模塊5_3、輸 出模塊5-4、A/D模塊5-5，模塊之間插接組裝。其中直流電源單元5-1提供電源，輸入模 塊5-3接受操作臺1、1#控制柜2、2#控制柜3、直流柜2-1、以及發(fā)電機組4的所有開關量 信號；輸出模塊5-4分別驅動繼電器控制單元8、液壓控制單元6、驅動器控制單元9及毛刷 升降單元7 ；A/D模塊5-4接受模擬量信號；CPU單元5-2進行數(shù)據(jù)處理運算。請參閱圖3，1#控制柜2安裝有PLC控制器5、液壓控制單元6、繼電器控制單元8、驅動器控制單元9，其中驅動器控制單元9驅動的1#變頻9-1、姊變頻器9-2、3#變頻器 9-3、4#變頻器9-4及軟啟動器9-5，都安裝在1#控制柜。1#控制柜2給直流柜2_1和操作 臺1提供電源，同時接受信號 ’2#控制柜3連接傳輸泵8-1和手持噴灑泵8-2 ；操作臺1安 裝有監(jiān)視裝置1-1、人機界面1-3，連接控制整車的照明系統(tǒng)1-2。人機界面1-3通過RJ45 端口與PLC控制器5通訊。其中繼電器控制單元8連接傳輸泵8-1、手持噴灑泵8-2、噴灑閥組8_3、空壓機
8-4及隔膜泵8-5；空壓機8-4提供隔膜泵8-5的氣動源。其中驅動器控制單元9包括軟啟動器9-5、1#變頻器9-1、2#變頻器9_2、3#變頻 器9-3、4#變頻器9-4。軟啟動器9-5驅動液壓泵9_5_1、1#變頻器9_1驅動高壓泵9_1_1、 2#變頻器9-2驅動中壓泵9-2-1、3#變頻器9-3驅動低壓泵9_3_1、4#變頻器9_4驅動風機
9-4-1。PLC控制器5通過RS485通訊口與1#變頻器9-1、2#變頻器9_2、3#變頻器9_3及 4#變頻器9-4通訊。液壓控制單元6連接毛刷驅動閥6-1。上述的用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)中，發(fā)電機組4提供交流動力電源，直 流柜2-1提供直流電源；人機界面1-3可以顯示口令畫面、自動運行畫面、手動運行畫面、參 數(shù)設置畫面、報警列表畫面、調試畫面、維護及檢修畫面，這些畫面可以顯示隧道清潔車當 前運行狀態(tài)、故障指示、毛刷位置，同時設置修改參數(shù)；監(jiān)視裝置1-1接受隧道清潔車上6個 部位的信號；照明系統(tǒng)1-2，控制了整車的工作照明、通道照明、緊急照明、信號燈、交通燈。本實用新型的隧道清潔車電氣控制系統(tǒng)的控制方法是1、動力源。發(fā)電機組4是隧道清潔車的動力源，饋電給1#控制柜2、2#控制柜3。1#控制柜 2輸出電源給操作臺1和直流柜2-1。當發(fā)電機組4供電或者輔助電源供電時，直流柜2-1 內的充電裝置向直流DCMV電器供電和向蓄電池充電。PLC控制器5、毛刷升降裝置7、及照 明系統(tǒng)1-2中的交通燈、信號燈都應用直流電源，這樣即使發(fā)電機故障，隧道清潔車依然能 執(zhí)行必須的工作。2、水傳輸。隧道清潔車裝備有主水箱、副水箱。外部加水給主水箱，工作時由傳輸泵8-1負責 給副水箱加水，有自動、手動兩種方式。主水箱有低液位開關，副水箱有高、中、低液位開關。 PLC根據(jù)這些液位開關的信號狀態(tài)，可以控制2#控制柜3連接的傳輸泵8-1，實現(xiàn)副水箱的 循環(huán)工作。3、噴灑系統(tǒng)。在操作臺1有四檔選擇開關關閉、左側、全開、右側。選擇清潔部位后，PLC控制 器5執(zhí)行噴灑程序。整個噴灑系統(tǒng)由1#控制柜2連接的噴灑閥組8-3及驅動器控制單元 9共同完成。變頻器分別連接的高壓泵9-1-1、中壓泵9-2-1、低壓泵9-3-1，配合相應的噴 灑閥組8-3，提供給噴嘴三種壓力水。變頻器具有運行、復位及速度控制功能，可以隨時調節(jié) 噴嘴水流量。水泵的速度參數(shù)在人機界面1-3修改，并顯示其運行狀態(tài)。手持噴灑泵8-2的控制在2#控制柜3，其連接噴灑棒，作為輔助噴灑。手持噴灑泵 8-2配備了現(xiàn)場操作按鈕站，方便操作，數(shù)據(jù)處理由PLC控制器5執(zhí)行。4、毛刷清掃/真空收集。[0037]液壓控制單元、毛刷升降裝置及驅動器控制單元共同運行，實現(xiàn)毛刷清掃/真空 收集。液壓泵9-5-1由軟啟動器9-5驅動，其參數(shù)加速斜坡時間、啟動力矩、限制電流、減速 斜坡時間等可以設置；4#變頻器9-4連接的風機9-4-1速度可以通過修改4#變頻器9-4的 參數(shù)，來滿足真空收集工藝要求。在操作臺1選擇毛刷組，由PLC控制器5的A/D模塊5-5 接受毛刷升降裝置7信號，輸出模塊5-4發(fā)出指令給毛刷升降裝置7，就可以平緩放置毛刷 到工作點。啟動“毛刷清掃/真空收集”按鈕，毛刷驅動閥6-1動作，清掃并真空收集灰塵， 塑料袋，塑料飲料瓶，廢紙張等固體廢物和污水。1#控制柜2連接的隔膜泵8-5，是氣動隔膜泵，由空壓機8-4提供風源。其既可以 輔助破壞污物表面的張力，也可以收集污水。在操作臺1上選擇“左側”或者“右側”，相對 應的隔膜泵8-5就從污水坑內抽取污物。5、照明系統(tǒng)。隧道清潔車只允許在夜間工作，并且主要在隧道里，所以隧道清潔車具備充足的 照明，以提供操作者和機車司機能見度及安全，并在緊急情況下也能滿足。工作照明采用金 屬鹵化燈，通道照明及緊急照明采用不同規(guī)格的熒光。6、監(jiān)視裝置。操作臺安裝有監(jiān)視裝置1-1，顯示器是一個標準的帶有A/V輸入和220V交流電源 輸入的19”PAL IXD屏。監(jiān)視器接收的是由監(jiān)視器攝像頭拍到的隧道清潔車毛刷清掃/真 空收集時的圖像。7、人機界面。人機界面1-3作為控制終端，可以實時顯示隧道清潔車的運行狀態(tài)水傳輸?shù)哪?擬狀態(tài)、噴灑系統(tǒng)噴嘴狀態(tài)、毛刷位置及狀態(tài)、污物箱模擬狀態(tài)、照明系統(tǒng)等，驅動單元的參 數(shù)可以修改設置，所有數(shù)據(jù)能夠存儲打印。操作者可以分散控制，也可以集中管理，自動化 程度高，提高了工作效率?？傊?，本實用新型隧道清潔車電氣控制系統(tǒng)，簡化了繁瑣的接線方式，維修方便， 可靠經濟，是適用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)。
權利要求1.一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于它包括PLC控制器，所述PLC控 制器的輸入模塊分別與電源裝置及操作裝置連接；所述PLC控制器的輸出模塊分別與繼電 器控制單元和驅動器控制單元連接；所述PLC控制器的輸出模塊還分別與液壓控制裝置與 毛刷升降裝置連接。
2.如權利要求1所述的一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述電源 裝置包括發(fā)電機組，發(fā)電機組饋出電源給1#控制柜和2#控制柜；所述1#控制柜輸出電源 給直流柜和操作臺；發(fā)電機組、1#控制柜、姊控制柜、操作臺和直流柜還分別與PLC控制器 的輸入模塊連接。
3.如權利要求1所述的一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述操作 裝置包括操作臺，操作臺上設有監(jiān)視裝置和人機界面，用于控制整車的照明系統(tǒng)；所述人機 界面通過RJ45以太網接口與PLC控制器通訊；所述操作臺還與PLC控制器的輸入模塊連接。
4.如權利要求1所述的一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述繼電 器控制單元分別驅動傳輸泵、手持噴灑泵、噴灑閥組、空壓機、隔膜泵；所述傳輸泵和手持噴 灑泵分別與2#控制柜連接；所述噴灑閥組、空壓機和隔膜泵分別與1#控制柜連接。
5.如權利要求1所述的一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述驅動 機構包括驅動器控制單元，驅動器控制單元控制變頻器組和一臺軟啟動器。
6.如權利要求5所述的一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述變頻 器組包括驅動高壓泵的變頻器、驅動中壓泵的變頻器、驅動低壓泵變頻器和驅動風機的變 頻器。
7.如權利要求1或5所述的一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述 液壓控制裝置包括液壓控制單元，所述液壓控制單元包括液壓泵，液壓泵由軟啟動器驅動； 所述液壓控制單元還與毛刷驅動閥連接。
8.如權利要求1或2或3所述的一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所 述PLC控制器包括依次連接的直流電源單元、CPU單元、輸入模塊、輸出模塊、A/D模塊；其 中直流電源單元提供電源，輸入模塊接受操作臺、1#控制柜、姊控制柜、直流柜、以及發(fā)電 機組的所有開關量信號；輸出模塊分別驅動繼電器控制單元、液壓控制單元、驅動器控制單 元及毛刷升降裝置；A/D模塊接受模擬量信號；CPU單元進行數(shù)據(jù)處理運算。
專利摘要本實用新型公開了一種用于隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)中PLC控制器是整個控制系統(tǒng)的核心。所述PLC控制器的輸入模塊接受1#控制柜、2#控制柜、直流柜、發(fā)電機組、操作臺的信號，所述PLC控制器的輸出模塊分別連接繼電器控制單元、驅動器控制單元、毛刷升降單元、液壓控制單元。所述操作臺上安裝監(jiān)視裝置、人機界面，控制整車的照明系統(tǒng)；所述液壓控制單元連接毛刷驅動閥。所述繼電器控制單元連接傳輸泵、手持噴灑泵、噴灑閥組、空壓機、隔膜泵。所述驅動控制單元包括四臺變頻器及一臺軟啟動器。本實用新型采用PLC實現(xiàn)隧道清潔車的電氣控制系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)維修困難、可靠性差不足之處，人機界面實時數(shù)據(jù)通訊，自動化程度高，功能完善。
文檔編號G05B19/05GK201820112SQ20102054753
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權日2010年9月29日
發(fā)明者宋鵬, 楊小凡, 王菲菲, 邵加鼎 申請人:濟南軌道交通裝備有限責任公司