戴 柳

（青岛地铁集团有限公司，山东青岛 266555）

1 固定式架车简述

固定架车机组用于城市地铁架修，包含4 组架车机组（每组可架起一节车），实现架车台位的架车作业，可对一列车组（4辆）在不解编状态下进行同步架落车作业，并能对任一单节车、两节车、三节车编组进行架落车作业（图1）。

图1 固定式架车

（1）操作控制系统。固定式架车机设备设有总控制台和现场控制器，既可在总控制台进行整列车辆的升降控制和各个单节车辆的升降控制，亦可在现场进行单个举升设备的升降控制。总控制台和现场控制器具有互锁功能。现场控制器只有在得到总控制台的授权后才具有控制权。另外，现场控制器还具有现场安全确认功能。

（2）电器控制系统。控制系统采用主控和监控双PLC 结构，均采用西门子S7-300 系列产品，采用安全继电器以提高系统的安全性和可靠性。其中主控PLC 主要负责功能选择、逻辑控制、响应操作等功能，监控PLC 负责动作授权、限位监控、同步监控等功能。它们既单独运行自己的监控程序，又通过通信方式相互监控，任何一台PLC 工作不正常时系统将全部停机并报警。

2 系统设计思路

2.1 设计理念

随着网络技术和智能平板电脑快速发展，通过平板电脑远程对设备系统的控制单元PLC 的运行进行预警监控的技术已有实例。设备运行时能够随时观察设备的运行状态，及时进行预警，提高设备运行的可靠性，避免由设备故障带来的不必要损失。

2.2 远程控制优势

（1）远程监控系统可以使人力、物质资源得到充分利用。以往固定式架车机架车作业需要5 人同时配合才能完成，如果采用远程控制则只需1 人即可完成地铁电客车架车作业，在保证架车安全的前提下，大大节约了人力成本。

（2）通过远程控制技术的应用，当出现设备故障时可以通过车辆段局域网远程共享，使技术人员准确了解现场数据及故障原因，通过远程控制PLC 进行系统程序调试，指导现场作业人员快速解决故障，保证安全生产。

（3）作业人员使用平板电脑操作控制设备，可以脱离设备固定控制手柄的数量限制及位置局限性，对危险现场保持安全距离的情况下进行操作、监视，完成对参数的设置与调整。

（4）实现调度系统数据实时采集，调度系统自动记录作业现场的架车监控数据，通过每次架车的大数据对比，分析出设备运行状态及各重点部位的保养计划。

2.3 设备远程控制需求

固定式架车机联控架车时，4 名作业人员需要在架车机两侧现场控制器上设置4 个监控点（升降时按下“确认”按钮），只有按下现场控制器上的“确认”按钮，才能通过主控制台的升、降按钮操作整个架车机进行升降作业，任何一个断开都将终止架车作业。

固定式架车机8 个基坑联控举升4 节电客车，整列电客车长80.956 m，在两侧现场设置4 个固定的监控点造成人力资源的浪费，且无法满足架车现场的多样化、复杂性等要求。这种情况下需要采用另一种控制理念，使用更加灵活的监控点及控制方式，根据架车现场的实际情况灵活监控，不受数量的限制、不受现场有限区域的限制，且当设备出现故障时可以进行远程监控及修复，从而提高工作效率。

3 智能化系统设计

3.1 智能化系统控制原理

远程控制PLC 系统是网络通信技术和控制技术结合的一门先进技术，远程监测是指远程获得被监控资源对象的数据信息，远程控制是指远程发送命令控制现场资源对象的运行状态。远程监控系统由远程监控端系统、远距离数据传输、现场控制端系统构成。

3.2 固定式架车机智能化系统控制实例

使用的工具有：西门子S7-300 PLC 一台，平板电脑一台，通信用网线，GM20 DTU 模块一台，天线和电源适配器，联网电脑一台，摄像头中兴小兴C520 四台。

3.2.1 PLC 远程控制系统

（1）西门子PLC S7-300 具备网口进行程序的上下载和通信，使用MODBUS-TCP 协议，通过网口将S7-300 连接到EMCP，实现电脑Web 网页、平板电脑APP 和微信对S7-300 内的各输入点寄存器的远程监控和输出点的远程读写。

（2）S7-300 连接220 V 交流电，电脑通过网线连接PLC 的以太网通信口进行程序的配置，然后使用网线连接GM20 的LAN 口和PLC 的以太网口，进行MODBUS-TCP 通信。创建MODBUS-TCP 服务器。使用西门子STEP7 工控软件，将S7-300设备组态，设置PLC 通信IP，将修改好的程序下载到PLC。

（3）登录EMCP 平台，对EMCP 云平台进行设置。打开“后台管理→模块管理”界面，将DTU 绑定至此管理员账号，使用“远程配置”功能配置DTU 的各项通信参数和功能参数。需要配置的参数有两个，分别是：①与PLC 通信口参数；②设置DTU定时采集PLC 数据的MODBUS 通道参数。进入设置界面，选择列表展示或组态展示。填写新建设备基本信息有4 个相应的选项，依次为选择设备匹配的图片、输入模块SN、输入要绑定的SN 的编码、选择创建的数据规则、选择设备所在的地理位置。

（4）登录EMCP 平台，点击“读写数据”对PLC 进行读写操作。在平板电脑安装APP，进入实时数据列表界面或组态画面，对读写数据进行读写操作。

3.2.2 平板电脑远程控制系统

平板电脑组态页面按钮定义和说明如下：

（1）转向架单控选择界面：界面有“转向架1“”转向架2“”转向架3“”转向架4“”转向架5“”转向架6“”转向架7“”转向架8”共计8 个控制点，选择其中一个控制点可以单控其转向架举升单元动作。

（2）车体单控选择界面：界面有“车体1-1”“车体1-2”“车体2-1”“车体2-2”“车体3-1”“车体3-2”“车体4-1”“车体4-2”“车体5-1”“车体5-2”“车体6-1”“车体6-2”“车体7-1”“车体7-2”“车体8-1”“车体8-2”共计16 个控制点，选择其中一个控制点可以单控其车体举升单元动作。

（3）故障界面：当设备出现“紧急急停、紧急上上限位、紧急下下限位、PLC 停机、同步故障、转向架升降故障、车体升降故障、计数无脉冲”等故障时界面自动提示，并给出解决建议。

（4）授权：蓝色指示灯。当主控台授予远程平板电脑操作权力，且在平板电脑单控选择界面上确认选择转向架单元或车体单元时，指示灯才会亮起。

（5）150 mm：红色指示灯。当架车单元升起（或落到）距离地面150 mm 的安全区域时，指示灯亮起，如果要继续下降，需要按住下降按钮和绿色的确认按钮。

相关按钮的作用及说明如下：

急停：紧急情况下，按下该按钮停止所有架车动作；设备故障解除后，按下复位按钮可以进行系统复位。

复位：设备触发急停按钮或故障报警，当设备故障解除后，按下复位按钮可以进行系统复位。

确认：绿色按钮开关。设备关键动作确认功能。

上升：通过该按钮控制车体或转向架举升单元上升。

下降：通过该按钮控制车体或转向架举升单元下降。

车体左移：通过该按钮可以完成车体举升单元沿轨道左侧方向走行。

车体右移：通过该按钮可以完成车体举升单元沿轨道右侧方向走行。

3.2.3 远程监控系统

采用摄像头中兴小兴C520 四台，分别安装在固定式架车机1-1、3-2、6-2、8-1 基坑外部钢支架上，实时监控设备工作状态。通过车辆段局域网络将监控画面传送至平板电脑，作业人员在主控台操作时通过平板电脑掌握设备运行状态。

作业人员通过平板电脑APP 设置界面中的操作选项，可以让4台摄像头上下或水平翻转，进行固定式架车机作业过程实时监控。

3.2.4 安全防护系统

固定式架车机联控举升电客车，整列电客车长80.956 m，架车作业中设备动作范围大，作业人员在架车过程中难以保证无关人员或车辆误入作业区域。根据需求，在作业区域使用六套KS06E 型光电保护装置（工作距离0～40 m）进行安全防护，在人员或车辆误入作业区域后固定式架车机停机报警，在作业人员检查确认现场安全后方可继续架车作业。

4 固定式架车机智能化架车流程

固定式架车机准备工作主要有3 个步骤：

（1）开启主控制柜电源，将主控台上的“控制电源”插入钥匙开关，旋转至开启状态，主控台“电源指示”灯变亮。等待系统开启人机界面，作业人员输入用户名和密码，进入操作系统主界面。

（2）将主控台“系统运行”旋钮旋转至开启状态，系统上电，主控制台上的“系统运行”灯变亮，触摸屏人机界面中“系统工作状态”指示灯变。

（3）电客车进入架车区域。

5 结论

固定式架车机原架车作业需要5 人同时配合才能进行架车，采用远程控制系统、安全防护系统、监控系统则只需要1 人即可完成地铁电客车架车作业，在保证架车安全的前提下大大减少人力成本。在智能化操作过程中，作业人员使用平板电脑单控操作转向架、车体举升柱动作，脱离了设备固定控制手柄的数量限制及位置局限性，对危险现场保持安全距离的情况下进行操作、监视并完成对参数的设置与调整。当固定式架车机出现故障时，专业技术人员通过车辆段局域网进行PLC 监控调试，准确了解设备数据及故障原因，指导现场作业人员快速解决故障，保证安全生产，实现了固定式架车机智能化控制。