一種平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其包括可編程邏輯控制器、變頻器、電動機(jī)、脈沖分配器和傳動機(jī)構(gòu)；可編程邏輯控制器一端雙向電連接變頻器，另一端電連接有制動器并通過制動器連接電動機(jī)；變頻器與電動機(jī)雙向電連接；電動機(jī)的動力輸出端連接傳動機(jī)構(gòu)連接，后輸出軸上裝設(shè)有編碼器；編碼器與脈沖分配器電連接；脈沖分配器分別電連接可編程邏輯控制器和變頻器；傳動機(jī)構(gòu)分別連接固定電動機(jī)和沿軌道直線運動的道岔走形部分，以實現(xiàn)道岔直線運動。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，可提高道岔轉(zhuǎn)轍過程中的定位精度，降低道岔大慣量起動停止時對傳動機(jī)構(gòu)的沖擊，延長設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)對備的實時故障保護(hù)。
【專利說明】一種平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及軌道交通設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]平移道岔是一種軌道交通設(shè)備，用于車輛進(jìn)出庫和換線一種重要設(shè)備。一般由主動走行梁和從動走行梁將和線路相配的道岔梁(通常設(shè)置兩到三個)連成一體，采用一臺固定在地面上的電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動，經(jīng)齒輪齒條傳動帶動道岔直線位移，道岔的4個車輪在兩條方鋼軌道上滾動，使道岔梁互換和線路對接，完成車輛進(jìn)出庫和換線。主動走行梁下設(shè)有導(dǎo)向輪，夾在軌道兩側(cè)防止道岔走偏；在與道岔對接的固定梁底板上安裝有電動推桿，帶動鎖舌將道岔鎖定。
[0003]在平移道岔的轉(zhuǎn)轍過程中，道岔直線運動具有轉(zhuǎn)動慣量大、運動平穩(wěn)性和定位精度高的特點，平穩(wěn)走行和準(zhǔn)確定位是道岔轉(zhuǎn)轍中的關(guān)鍵，是保證鎖定機(jī)構(gòu)的動作的前提條件。
[0004]目前平移道岔直線運動的控制采用繼電器邏輯控制，限位開關(guān)判斷道岔平移動作是否到位的方法，具有起停時沖擊大，定位精度低(不大于1mm)，無中間過程監(jiān)控等缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題，本實用新型提供了一種構(gòu)思巧妙、合理，可提高道岔轉(zhuǎn)轍過程中的定位精度，降低道岔大慣量起動停止時對傳動機(jī)構(gòu)的沖擊，延長設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)對備的實時故障保護(hù)的平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]上述的平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，包括可編程邏輯控制器、變頻器、電動機(jī)、脈沖分配器和傳動機(jī)構(gòu)；所述可編程邏輯控制器一端雙向電連接所述變頻器，另一端電連接有制動器并通過所述制動器連接所述電動機(jī)；所述變頻器與所述電動機(jī)雙向電連接；所述電動機(jī)的動力輸出端連接所述傳動機(jī)構(gòu)連接，后輸出軸上裝設(shè)有編碼器；所述編碼器與所述脈沖分配器電連接；所述脈沖分配器分別電連接所述可編程邏輯控制器和變頻器；所述傳動機(jī)構(gòu)分別連接固定所述電動機(jī)和沿軌道直線運動的道岔走形部分，以實現(xiàn)道岔直線運動。
[0008]所述平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其中:所述變頻器、電動機(jī)和編碼器構(gòu)成速度控制閉環(huán)，以完成平移道岔直線運動過程中精確的速度控制。
[0009]所述平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其中:所述可編程邏輯控制器、變頻器、電動機(jī)和編碼器構(gòu)成位置控制閉環(huán)，以完成平移道岔直線運動過程中的定位控制和檢測，并作為所述速度控制閉環(huán)的指令源，使平移道岔直線運動的起動和停止階段運行平穩(wěn)。
[0010]所述平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其中:所述可編程邏輯控制器與變頻器之間采用總線通訊連接。
[0011]所述平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其中:所述可編程邏輯控制器通過中間繼電器連接所述制動器。
[0012]所述平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其中:所述電動機(jī)采用的是三相異步電動機(jī)。
[0013]所述平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其中；所述傳動機(jī)構(gòu)采用的是齒輪-齒條傳動機(jī)構(gòu)。
[0014]有益效果:
[0015]本實用新型平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，平移道岔直線運動定位精度高，定位精度可達(dá)到2_以內(nèi)，滿足道岔和鎖定動作的要求，高定位精度可降低鎖定機(jī)構(gòu)的驅(qū)動力設(shè)計選型，降低道岔動作能耗，可實現(xiàn)設(shè)備實時監(jiān)控和故障診斷保護(hù)，有利于道岔防漂移功能的實現(xiàn)；同時，由變頻器、電動機(jī)和編碼器構(gòu)成的速度閉環(huán)，可完成平移道岔直線運動過程中精確的速度控制；由可編程邏輯控制器、變頻器、電動機(jī)和編碼器構(gòu)成的位置閉環(huán)，可完成平移道岔直線運動過程中的定位控制和檢測，并作為速度閉環(huán)控制的指令源，使平移道岔直線運動的起動和停止階段運行平穩(wěn)，降低直線運動起動、停止時大慣量對傳動機(jī)構(gòu)的沖擊，延長設(shè)備使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本實用新型平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，包括可編程邏輯控制器(PLC) 1、變頻器2、電動機(jī)3、脈沖分配器4和傳動機(jī)構(gòu)5。
[0018]該可編程邏輯控制器(PLC) I用于計數(shù)、定位控制，其一端與變頻器2雙向電連接，另一端連接制動器7并通過制動器6連接電動機(jī)3 ;其中，該可編程邏輯控制器(PLC) I與變頻器2之間采用總線通訊連接，該可編程邏輯控制器(PLC) I通過中間繼電器連接制動器
6ο
[0019]該變頻器2與電動機(jī)3雙向電連接，其用于電動機(jī)3的速度控制，使電動機(jī)3以零速大轉(zhuǎn)矩輸出或按照給定速度運行。
[0020]該電動機(jī)3采用的是三相異步電動機(jī)，其動力輸出端連接傳動機(jī)構(gòu)5，后輸出軸上裝設(shè)有編碼器7 ;其中，該編碼器7與脈沖分配器4連接；該脈沖分配器4分別電連接可編程邏輯控制器(PLC) I和變頻器2 ;編碼器7發(fā)出的脈沖信號經(jīng)脈沖分配器4后，脈沖分配器4通過計數(shù)模塊接入可編程邏輯控制器(PLC) I，脈沖分配器4通過變頻器速度卡接入變頻器2。
[0021]該傳動機(jī)構(gòu)5采用的是齒輪-齒條傳動機(jī)構(gòu)，其分別連接固定電動機(jī)3和沿軌道直線運動的道岔走形部分，從而實現(xiàn)道岔直線運動。
[0022]其中，變頻器2、電動機(jī)3和編碼器7構(gòu)成了速度控制閉環(huán)，可編程邏輯控制器(PLC) 1、變頻器2、電動機(jī)3和編碼器7構(gòu)成位置控制閉環(huán)，從而形成一個單傳感器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；速度閉環(huán)完成平移道岔直線運動過程中精確的速度控制，位置閉環(huán)完成平移道岔直線運動過程中的定位控制和檢測，并作為速度閉環(huán)控制的指令源，使平移道岔直線運動的起動和停止階段運行平穩(wěn)，降低沖擊。
[0023]同時，本實用新型的控制系統(tǒng)還可利用可編程邏輯控制器(PLC) I和變頻器2的故障自診斷功能和邏輯判斷，實現(xiàn)設(shè)備實時監(jiān)控和故障診斷保護(hù)。
[0024]本實用新型平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)的工作原理:
[0025]可編程邏輯控制器(PLC) I在接收到信號系統(tǒng)發(fā)送的目標(biāo)位置指令，根據(jù)道岔當(dāng)前位置和目標(biāo)位置確定電機(jī)驅(qū)動方向和脈沖計數(shù)目標(biāo)值；在滿足道岔解鎖到位的前提條件下，使變頻器2驅(qū)動電動機(jī)3處于零速大轉(zhuǎn)矩輸出狀態(tài)，打開制動器6，通過可編程邏輯控制器(PLC)I將脈沖計數(shù)值和其目標(biāo)數(shù)值比較，根據(jù)差值的大小確定包括起動、停止指令以及運行過程中速度給定值等參數(shù)，并傳送給變頻器2，變頻器2根據(jù)可編程邏輯控制器(PLC) I的指令，控制電動機(jī)3轉(zhuǎn)動，通過齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)5使道岔沿軌道作直線運動，實現(xiàn)道岔的定位控制。
[0026]本實用新型平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，運行穩(wěn)定、可靠，平移道岔直線運動定位精度高，定位精度可達(dá)到2mm以內(nèi)，滿足道岔和鎖定動作的要求，高定位精度可降低鎖定機(jī)構(gòu)的驅(qū)動力設(shè)計選型，降低道岔動作能耗，可實現(xiàn)設(shè)備實時監(jiān)控和故障診斷保護(hù)，有利于道岔防漂移功能的實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器、變頻器、電動機(jī)、脈沖分配器和傳動機(jī)構(gòu)； 所述可編程邏輯控制器一端雙向電連接所述變頻器，另一端電連接有制動器并通過所述制動器連接所述電動機(jī)； 所述變頻器與所述電動機(jī)雙向電連接； 所述電動機(jī)的動力輸出端連接所述傳動機(jī)構(gòu)連接，后輸出軸上裝設(shè)有編碼器；所述編碼器與所述脈沖分配器電連接； 所述脈沖分配器分別電連接所述可編程邏輯控制器和變頻器； 所述傳動機(jī)構(gòu)分別連接固定所述電動機(jī)和沿軌道直線運動的道岔走形部分，以實現(xiàn)道岔直線運動。
2.如權(quán)利要求1所述的平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述變頻器、電動機(jī)和編碼器構(gòu)成速度控制閉環(huán)，以完成平移道岔直線運動過程中精確的速度控制。
3.如權(quán)利要求2所述的平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述可編程邏輯控制器、變頻器、電動機(jī)和編碼器構(gòu)成位置控制閉環(huán)，以完成平移道岔直線運動過程中的定位控制和檢測，并作為所述速度控制閉環(huán)的指令源，使平移道岔直線運動的起動和停止階段運行平穩(wěn)。
4.如權(quán)利要求1所述的平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述可編程邏輯控制器與變頻器之間采用總線通訊連接。
5.如權(quán)利要求1所述的平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述可編程邏輯控制器通過中間繼電器連接所述制動器。
6.如權(quán)利要求1所述的平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電動機(jī)米用的是二相異步電動機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的平移道岔直線運動精確定位的控制系統(tǒng)，其特征在于；所述傳動機(jī)構(gòu)米用的是齒輪_齒條傳動機(jī)構(gòu)。
【文檔編號】G05D1/02GK204241967SQ201420818505
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】張耀紅, 牛均寬, 毛豫生, 仵叔強(qiáng) 申請人:中鐵寶橋集團(tuán)有限公司, 中國中鐵股份有限公司