张岩、李海滨、铁启东、徐文亮、隋雪明
中车长春轨道客车股份有限公司 130062
摘要：PLC具有可靠性高、抗干扰能力突出等诸多优势，本文出于对给排水系统持续性作业状态下设备寿命、故障控制以及低温运行等问题的考虑，以PLC控制为基础，提出一种用于轨道车辆的给排水系统，具有间歇式供水、故障实时处理以及低温安全运行等功能，可应用于轨道车辆给排水作业中。
关键词：PLC控制，轨道车辆，给排水系统
轨道车辆在运行的整个过程中，给排水系统发挥着不容忽视的重要作用，然而在多种因素的综合影响下，给排水系统自身易出现使用寿命降低的状况，这会在较大程度上影响轨道车辆的正常运行，需要研发人员设计能够间歇式供水、可实施故障处理以及运行可靠的轨道车辆给排水系统。PLC编程方式能为给排水系统提供标准的逻辑控制与优化处理，本文对此展开研究。
1 PLC控制及其在轨道车辆给排水系统设计中的应用
1.1 PLC控制
可编程逻辑控制器（PLC）作为一种电子数字运算控制系统，基于微型计算机技术，与自动控制、计算机以及通信等领域先进技术相结合构建自动化控制装置，可靠性高、抗干扰能力突出、软件编程简便、成本低等优势突出，加之对系列化、标准化与产业化工业模式的采用，使之在工业自动化控制系统中发挥着支柱与核心的重要作用
1.2 基于PLC的轨道车辆给排水系统设计
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为实现供水与防冻目的，现有的轨道车辆给排水系统会对水泵的持续性工作进行控制。然而，在长时间不间断的工作条件下，系统尤其是水泵会出现严重发热的现象，这会在较大程度上将水泵有效寿命减少，对此需研究出一种以水泵部件为主要对象，对其寿命延长、故障模式控制以及低温运行等予以解决的可靠方案。如图1所示，基于PLC的轨道车辆给排水系统主要包括PLC、水泵、电磁阀、控制开关、检测开关、电加热设备、状态显示与故障控制设备等功能模块，其中，PLC发挥核心控制器的作用，主要对水泵的运转、系统数据信息的采集以及故障等进行控制。在水泵的运转下，轨道车辆储水容器中的水向各个用水终端供应，检测开关则向PLC反馈检测到的水泵与管路信息，实现对水泵功能要求的控制，另外，控制开关提供手动操作方式，以人为的方式对系统故障及排空功能等进行处理，电加热装置则保证系统在低温环境下运行时不会发生损坏。具体地，系统具有如下功能：（1）液位指示与报警。储水容器上进行均分液位开关设置，执行液位显示以及异常报警任务，液位较低时，由PLC将低液位警报发出，如果液位显示为0%，则在PLC的控制下自动停止系统。（2）供水。在用水终端发出用水请求之时，保证管路中水存在压力，PLC对水泵运转进行控制，在终端用水量比流量开关设定的最小值小时，水泵停止作业。（3）防冻排空。水泵进出口进行常开电磁阀的设置，在排空作业状态下，基于PLC的控制电磁阀停止工作，水经由电磁阀排出。（4）故障控制。系统故障包括无水供应、水泵吸气以及管路泄露等，在检测开关将其检测到并向PLC反馈后，系统经逻辑处理对故障状态做出判断，之后控制水泵停止工作，采取有效措施解决故障，并恢复系统运行。（5）电加热。电加热设备缠绕于管路与水泵外部，通过加热处理避免水被受冻凝固，保证系统各部件的安全运行。
2 系统软件实现
基于PLC的轨道车辆给排水系统通过PLC编程控制来实现，对梯形图的编程方式予以采用，可满足界面简洁友好、逻辑清晰以及编写便捷等系统设计要求。程序设计采用模块化理念，在功能的整合与分解中设计成分层结构，主要由1个主程序以及多个一级与二级子程序构成，其中，一级子程序包括初次上电、水泵控制、防冻排空等，二级子程序包括压力与流量控制、吸气与泄漏保护等。图2所示为系统软件运行流程示意图。
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在系统启动之后，首先对其执行初始化操作，之后做出初次上电是否需要进行预先加热处理的判断，若判断结果为是，则先加热再进入水泵循环控制作业，若判断结果为否，则直接进入该作业之中，在水泵的实际运行过程中，系统还需在PLC的控制下向检测开关发出指令，由检测模块对水泵中是否有水、系统的运行是否有故障发生以及是否执行防冻排空等进行检测，如果检测过程中发现水泵无水、故障发生、防冻排空中情况中的任意一种，则需进入对应的处理程序，之后再次回到循环的起点位置，当系统运行停止时，则退出该循环控制作业并将此流程结束。
3 结语
本文基于对PLC控制的研究与分析，设计并提出一种以PLC控制技术为基础的轨道车辆给排水控制系统，该设计以给排水系统的实际情况为立足点，与系统运作需求相结合制定实时、间歇式供水方案，同时，发挥故障报警及控制功能。本文设计的系统能够实现水量的主动排空以及系统的断电与排空，且具有电加热功能，可避免在温度过低的条件下出现存水受冻进而损坏设备的不良状况，为低温正常运行提供可靠保证，对于轨道车辆给排水作业有一定的应用价值。
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