产品中心电控柜定制解决方案

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检测和测量设备集成
高铁动车疲劳测试自控系统

方案背景Scheme background

依托中车长客股份有限公司轨道客车系统集成技术领域的优势资源,从支撑轨道客车行业发展的国家战略需求出发,“研发能力提升暨国家轨道客车系统集成工程技术研究中心建设项目”以促进轨道客车产业的可持续发展,取得一系列自主知识产权成果,产生有效的经济效益和社会效益,为行业发展做出贡献为目标。该项目的实施具有提升轨道客车技术装备研发和工程化的能力;完成轨道客车节能环保技术、安全可靠性技术、智能控制技术、环境适应性技术、舒适性技术等技术研究;并且有效地开展了技术交流、信息共享和开放课题的活动,增进了行业技术交流和合作,取得了更好的技术成果。为有效地进行液压系统项目自动化系统的研究,我们收集、分析了国内外同类项目的技术资料,与国内国外同行进行深入的讨论与研究。始终围绕“研发能力提升暨国家轨道客车系统集成工程技术研究中心建设项目”的基本目标、定位目标、发展目标来定位本项目的技术目标。在制定的工艺设备方案的基础上进入深入研究,重点从本项目的控制技术、节能控制技术、信息化技术与自动化技术的融合以及安全管理技术等几个核心工艺装备的需求出发。至此基础上制定了本项目的技术基础、方案定位和技术水平。

自动化控制系统构成

液压冷却工作站主要由液压系统、管路系统、冷却系统、控制系统及中控厅等部分组成。系统流程如下图所示。

本控制系统采用上、下位分层架构,上位机主要负责人机交互与远程控制,下位机实现数据采集与集中控制等功能。数据采集及控制层由分布式I/O组成,主要负责现场数据采集、控制输出等功能。

高铁动车疲劳测试自控系统结构图

集中控制层由液压控制柜、工位控制柜和冷却控制柜组成,主要负责数据处理、逻辑控制以及网络通信等功能;集中控制层可以接收上层控制指令实现远程控制功能,也可以通过10寸触摸屏实现本地控制。

人机交互层由两台工业控制计算机及相关网络设备组成,主要实现自动控制、应急控制、远程监视、历史查询、操作记录等功能,还为远程监控层提供接口服务。

远程监控层由各类移动终端组成,用户通过公共数据网络实现对系统实时监视、管理与远程控制等功能。控制系统结构如下图所示。

方案介绍

液压系统部分的自动化控制系统配置4台控制柜及3个现场控制箱,以西门子S7-400H冗余PLC系统为主站,接受处理上位机的需求指令,采集、分析、处理现场信号。通过具有冗余功能的光纤环网及工业级以太网交换机和上位机、冷却系统PLC主站及工位控制箱等进行通讯。

各分控制柜配有触摸屏、ET200M冗余接口模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块、中间继电器等,采集各种信号(如油箱液位、油箱油温、电机温度、各回路的油温、压力、流量等),经过PLC的分析处理,控制各电机(通过低压柜的接触器、变频器、软启等)、电磁阀等。通过触摸屏可现场实时监视、控制各仪表、设备,并可根据需要设定、变更各种运行参数等。

各现场控制箱配有IM155-6服务器模块、电源模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块等,通过以太网交换机和光纤环网和液压系统PLC主站通讯。采集各取油点的油温、压力等信号,并控制电磁阀等。组态如下图所示。

高铁动车疲劳测试自控系统方案介绍图

项目展示

高铁动车疲劳测试自控系统冷却系统分画面
  • 项目名称长客液压冷却工作站自动化系统
  • 工艺流程液压冷却工作站
  • 项目亮点 通过控制技术和人工经验知识建立数学模型和模糊控制规则,有效地将温度控制在设定温度范围之内,同时可适用于于时变系统,比常规PID控制具有更好的鲁棒性和动态响应性,能适应实际系统时变的特性,同时也能达到系统的温度要求,用来控制液压系统温度十分有效,为温度控制系统的设计提供了参考价值,具有重要的理论意义和工程实际应用价值。
  • 项目内容针对高铁发展的时代背景,现状和趋势,建设成国内首座大型液压冷却工作实验室,能够使中国高铁的研究人员获得更多的高铁实验数据,使中国在高铁技术领域更加成熟,为中国高铁的发展目标提供保障,加快了中国高铁“走出去”的步伐。