【《基于PLC的轨检小车控制器设计与实现》11000字（论文）】.docx

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1、基于P1.C的轨检小车控制器设计与实现目录第一受结论21.1 背景21.2 国内外主要研究现状312.1 轨检车发展历史312.2 2轨检车研究状况413课题研究内容51.4本文的结沟5第二堂智能轨检小车的方案设计62.1 轨检小车车体设计62.2 轨检小车功能设计9第三空轨检小车硬件设计93.1 电机的分类及工作原理93.2 轨检小车的电动机选型103.3 电机驱动器选型143.4 硬件电路设计143.4.1 主电路设计143.4.2 控制模块硬件电路设计15第四M轨检小车控制模块软件的设计154.1 P1.C介绍154.2 P1.C分类及其选型164.3 P1.C编程软件164.4 P1.

2、C软件设计17441程序流程图174.4.2 P1.C的I/O分配184.4.3 P1.C程序的梯形编写19第五受轨检小车控制系统调试245.1 调试准备工作245.2 调试系统程序25总结28参考文献29AS1.本文提出了轨道检测车的总体设计方案，苜先设计出轨检车总体结构,机检车主要结内有纵梁、横梁、行走机沟、导向机沟、支撑渠、控制计算机、电机等组成。接着对电机进行选型,选择合适的步进电机及与其相匹配的驱动器来给轨检小车提供动力，然后选出合适的软件来迸行对电机的控制，画出其电气原理图。其次，对轨检车的主控模块进行设计.设计和分配P1.C软件的UO接口。益体就是对运动控制作了一个选型与分析，选

3、择步进电机作为小车的主驱动,用P1.C通过控制脉冲来控制轨检小车的速度。本次的设计目标在轨检车检测设备领域，结合先进的智能技术，格制出具有自主知识产权的新型检测设备,可实现高可靠性、高猜度测量、高效率、智能化。本次设计对于促进我国佚路运输的发展，提高铁轨检测的精度，城轻铁路工人劳动强度,保障铁路运输安全有若极具重要的意义。关键词轨检小车P1.C运动控制第一章结论1.1背景高速铁路是铁路运输发展的趋势，随着国民经济的飞速发展，城市轨道交通的便利.铁路运输的任务将越来越重。在此之前我国铁路已经成功的完成了5次大提速，从时速每小时48公里提升到部分线路每小时200公里,而目前，我国铁路正面临着第6次

4、提速的考险,而且在不久的将来还将会进行进一步的提速。铁路的提速在带给国人的生活出行方便的同时,我国的铁路技术也在援受若然战.而到时轨道检测技术将会是佚路技术中的重中之重.因为旅客乘车的安全程度和舒适程度都是受轨道检测工作所影晌的。因为现在的铁路越来越多，凯道楠设地区的地形复杂程度也越来越高,花费太量的人力和资源来进行检测也不是长久之事,这种情况就使铁路的维护工人有若越来越大的工作强度。因此提高铁路的运行猜度，臧轻工人的劳动强度，俣证佚路运行的安全，它需要研究开发出一叙智能的、变于使用,能够克服地形困难,高精度的轨检小车来促进中国铁路的发展。过去的轨道检测是不可能达到高速凯道铺设的精度验收标准的

5、要求和凯道整体平顺性的要求,所以高速铁路建设的高质量标准要求,从节省时间、成本和线路整体的平滑性的方面,是需要建设设计者出发去探索一些更加有效可行的方式.来适应未来当中高速铁路大规模化的建设和凯道检测向自动化方向发展。而随着便携式的机检小车的成功研发出来,铁路轨道检测的工作效率得到提高,铁路路线的测量精度得到了提高,为铁路运行的安全做出了及其重要的贡献,向时凯道的检测效率大大地提高，也为正在和以后要进行的提速提供了很好的条件。12国内外主要研究现状目前,许多欧美的发达国家都已经相继地开发出了高精度效率的高速自动化轨道轨检小车，测量的时速可达到大约每小时160到300公里。轨检车是用来检测轨道的

6、几何状态和不平顺状况,是通过检测能够保证轨道行车安全、平稳舒适和进行轨道保养维修的重要方面。田外的高速机检车对轨道的不平顺测量基本都是采用的惯性基准法原理来进行。12.1轨检车发展历史T2和T4型轨检车是上世纪70年代美国联邦铁路局进行研发的.T6和TIO矶检车在上世纪80年代又成功开发出。T2型轨检车使用了无线接触惯性测量系统,检测速度可以达到每小时250公里，配备了实时电子数据处理系统，除了左右水平.高度.方向,三角坑,轨距等方面测星,也可以测量温度,车辆加速度.喔声，如当曲牢.倾斜度.正面的压力数据。T6型轨检车晟高检测速度为每小时192公里,惯性测量其轨道高度，确定良正的波形，前后19

7、米弦正矢量就是采用惯性测量法计算的,计算19米弦正矢量的实际波形。轨距是通过用固定在了左右轮中的伺服型传感器，对横向加速度矢量的二次积分后迸行横向位移，并目通过光荣和凯道四周信号的相对位苣计算出的轨道方向的内侧不光滑。1968年英国成功研制出F2和F4型两种轨检小车.又在1975年研制出新型高速轨检车,检测速度达到了每小时200公里,将其放苦在高速列车上,在列车运行中检测佚路轨道几何状态。检测项目有高低面及其变化率.平滑性、纵坡、竖横向的舒适性、转向架竖横向的加速度、速度以及距阍等项目。德国铁路广泛使用BR725编组列车型号轨检车。具配有两个由9吨主要轴.三个测试用的小轮轴可以于单轴上进行移动

8、。每个测试轴都有单独的起落转架.使于检查测量高度、水平、平滑性、轨距、超高率和曲率等项目，高低和水平都采用了弦信心矢量距的检测方法。轨距的评佰采用了先进的MaUZin系统.平滑性以间距26m作为测试的基准.曲率则采用Iom弦处矢生距离的方法。轨检车自身配备了AV522设备,通过此设笛来进行数据的处理,分析设备测试到的波形和评定其轨道质量.中国在1953年生产出第一辆客车式机械轨检车,这辆轨检车是由我国自行设计和制造的。在1971年又成功研制了客车式电气矶检车。2004年我国铁道部引进美国ENSCO公司的T1.o凯道检测车加以改进后就有了第四代凯检车CJ-4o第四代的轨检车邂够检测轨道高低性、水

9、平率、曲率、左右轨向、曲率变化率、超高等铁路的几何参数,还可以检测车体和轴箱之间的振动加速度、车体左右港动的幅度、振动及其位移位置等相互作用的参数,还可以自动检测出列车在运行路线中道路通口、桥梁、道路岔口等地面物体的位置并且作自动化地绘制出多少的公里数和进行标记。后来随着轨道检测技术的不断发展和完善.我国在2004年又从美国引进了最新型号的GI-5型机检小车,CJ-5型轨检小车采取激光摄景系统,向时结合惯性性能进行轨道检测,现在主要应用于铁路提速路段的线路检测。1.2.2轨检车研究状况国内有一批拥有先进人才的优秀企业,通过引进国外的技术,不断地克服各种困难,同时买入一批国外的产品，努力地学习后

10、,国内也推出了不少的轨检小车。只是相对于国外的智能轨检小车来讲,国内的技术还是差了一些。国内也研制出过不少的矶检小车.例如,由江西日月明开发铁路设备公司用发的GJY系列轨道检盲仪。此轨道检查仪采检测轨道的运行程度采用的是光纤陀螺精图测角原理，能够检测轨道之间的距离、水平性能、轨距变化海、左右轨方向、左右高低性能和里程数。系统采用精空机械传动、高赌度传感器及开放式智能数据采集模块、软件集成处理数据三种高级配置.是国内首创的高精度、轻便式、全数字化轨道几何状态检测系统。功能特点：检测对象：器够检测轨道之间的距离，水平性能、轨距变化率、左右轨方向、左右高低性能和里程数。测量精度：通过铁道部门的技术认

11、证和制造许可，各项检测指标都是满足铁道部测量行业的标准C处理数据：检测轨道数据结果和检测出的矢星波形图可与工作过程冏步显示，可以在线发现超限额度并且自动预警。样本采集间隔：每0125米采集I个样本点。工作持续时间：一次性充电可供工作时间长达IO小时以上。由北京中西远大科技有限公司开发的.其M2854O5轨道几何参数自动检测仪/凯道检查仪.原理与上述的轨道检查仪相同,同样是采用的光纤陀嬷精密测角原理测量检查轨道的几何性旎。本次毕业设计的课题通过对上述的轨道检测小车的原理研究，再结合现有的资料,打下了一定的基础。13课题研究内容本文主要解决以下几点：K对轨检小车的车身结构进行分析,研究小车在轨道上

12、工作时如何诳行方向的转变,设计轨检小车的导向机构；2、研究轨检小车的动力来源,整理小车的重量数据，选择合适的电动机来带动小车，加上及其相匹配的驱动器选型分析；3、控制轨检小车的P1.C控制器选型和分析；4、分析轨检小车主电路,硬件控制电路的电气原理并击出其原理图；5、分析轨检小车在工作轨道所需要使用到的功能，将其编写成P1.C程序，来实现其功能。1.4本文的结构本次毕业设计的方案主要是采用了P1.C程序控制器.步进电机，与步进电机相匹配的驱动器所组成的开环的拴制系统,实现了运动的控制设计。I、首先分析轨检小车的车身结沟,并画出其基本的三维图。2、设计出轨检小车电源电路和步进电机的电气控制原理图

13、3、迸行P1.e控制步进电机调速的程序设计。4、再进行整体的连接调试。通过对轨检小车控制器进行设计,分为六个萤节：第一章：对轨检小车的背景、发展和研究现状进行说明第二堂：研究凯检小车的功能需求，对小车车身进行设计第三生：研究轨检小车的硬件,并完成对电气原理图的设计第四生：研究轨检小车控制需的控制软件设计第五专：对P1.C程序进行调试第六萤：对本次毕业设计的总结三z*智能轨检ZJ库的方案设计根据课题的要求,确定如下方案：分析研究轨检小车的行驶要求,设计出轨检小车车身基本模型,要求满足小车的行驶需求,要考虑到实际。通过这种方案能够对轨检小车的运动方向进行控制,而且可以对小车进行灵活的和精度高的控制

14、.这种方案是对于行进于轨道上的轨检小车来讲是相对稳定.能满足对系统的基本要求。2.1 轨检小车车体设计在开始设计轨检小车车体的框架的过程中.杳找相关资料,再从现有的轨道检测车的车身结构来看，现有的小车结构大致可以分为两类：H型车身结构和T型车身结构。方案1:车身结沟是H型的结沟的话,小车就能够对左右两条轨道的高低和轨道的方向对其进行检测，使用常用的递推法来推算测量数据。H型车身结构有几个优点：工作时万便装拆，可以不费字的重复装拆，具有4只车轮，目相对的两只轮子之间有轴连接着,所以导向性好。不过也正是因具有4只车轮,H型车身结构的轨检小车结构刚度比较地差。方案2:同样刚度的条件下，车身结构是T型

15、的矶检小车对比H型，前者结构的矶检车会显得较为灵活,而且十分方便人员的操作。T型轨检小车有装拆方便,结构相对的紧凑.在对抗振动的时候刚度会很大,重金较轻便于人员的携带。而现有的轨道检测车车身结构也是T型综合以上的原因,本次设计考虑采用车身结构为T型。通过UG设计的小车模型，如图2.1所示。轨检小车车轮中间需要开出一个孔来，这样可以保留轮子的整体强度,也降低了整个车轮的重量,便于安装。本次设计的车轮外圈要比内圈厚一些,这样的好处是当轨检小车进行加速的时候,小车的平稳性很好,保持在高速运行的时候.小车有较大的惯性。设计轨检小车的车轮如图2.2所示。图2.1小车车轮图2.3车轮导向装坦凯检小车在轨道上运行，当遇到弯道时，需要转向，所以要给小车车轮加上一个导向装置.其是决定若小车是否能沿着铁路弯道平稳得行走。图2.3为小车车轮的导向装置。小军要求结抱紧凑,要有足够的刚度和较高的强度C导向装爸的结施要布设合理,使小车的运动平顺可行。图2.4为小车的支撑结构。图2.4小车的支撑结构图2.1轨检小车车身结构轨检车主要结利有行走机构、衡梁、纵梁、导向机沟、支撑架、控制计算机、步进电机等组成。通过三个行走轮将轨检车支承与铁轨踏面上方。左侧的纵向大梁下有一只导向轮,具作用是使轨检小车纵向大梁沿铁路凯道进行行进。导向轮弹簧刚度系数要大,以保证导向作用。机检