陈 伟

(乌鲁木齐铁路局 乌鲁木齐机务段,新疆乌鲁木齐830023)

目前国内内燃机车燃油、机油和水的发放很多机务段仍然采用最原始的手动方式。虽然国内铁路系统有一些机务段已经在使用燃油、机油的自动发放装置和系统,但是系统的实时性、测量精度和数据采集等还远不能满足实际应用要求。如福州机务段2000年研制出了JYZ-1型加油自动控制装置,并通过了原福州铁路分局组织的技术验收,该装置采用89C52单片机对流量脉冲进行计数,输出控制信号。该控制装置结构简单,功能单一,操作界面不好,不利于油脂发放作业人员的操作。以乌鲁木齐机务段本段整备场为例:平均每日发放250 t燃油,日整备机车125台,每日当班人员即要给机车上燃油又要统计每台机车发油数据,同时也要计算当日燃油发放量.手工统计作业量很大,经常发生交接记录和统计数据上报错误问题;其次过去采用的机械式流量计由于测量精度较差,导致整备作业人员与乘务员交接燃油时采取以燃油箱的刻度为标准,就是以1格或半格为单位进行交接(1格燃油为100 dm3),造成交接数据存在较大差异。为此我们开发了这种新型的油脂发放系统。使机车油脂发放过程安全高效、提高机车油脂发放的管理效能、减少重复劳动和人为的不利因素。

1 系统组成及设计目标

1.1 系统组成

机务段机车燃油、机油和软水自动发放系统主要由以下几个部分组成:现场自动控制、远程计算机管理及监控、燃油计量、管路控制和安全保障等,如图1所示。

图1 油品(水)自动发放系统结构

1.2 系统设计总目标

(1)标准配置:同时完成整备场和检修库2路燃油、机油和软水的发放。

(2)燃油测量系统精度高,使用可靠,并具有自检功能。

(3)发放数据存入数据库,生成各种管理报表。

(4)操作台钥匙门控制3种发放方式:自动联机方式、脱机方式、手动方式。

(5)微机操作简单直观,必要步骤有安全提示,避免了误操作。显示屏及微机界面对发放数据实时显示,便于室内及室外工作人员对发放过程的监控。

2 系统详细设计

2.1 现场自动控制

现场自动控制界面设计采用PLC模块化设计。自动控制系统选用的S7-300可编程控制器做为现场自动控制部分的控制核心。S7-300是模块化中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用。S7-300可编程序控制器是模块化结构设计。各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。整个控制台包括:控制器、人机界面、电源部分、灯按钮操作面板、控制继电器输出。控制器包括:电源、S7-315-2DP CPU、SM 321开关量输入模块、SM322开关量输出模块、FM350-2计数器模块。上位监控机采用CP5611网卡完成计算机与PLC之间的数据通讯,采用PROFIBUS-DP现场工业总线。人机界面采用TP070触摸屏,与可编程控制器采用MPI组成通讯网。

2.2 流量计

流量计的种类很多,有孔板式的差压流量计、超声波流量计等,从使用的成本、精度和可靠性来考虑,本系统选用椭圆齿轮流量计。椭圆齿轮流量计(Oval Gear Flowmeter)是一种容积式流量计,又称排量流量计(Positive Displacement Flowmeter),简称PD流量计或PDF,在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。

PDF计量精度高,基本误差一般为±0.5%R,特殊的可达±0.2%R或更高。PDF在旋转流和管道阻流件流速场畸变时对计量精确度没有影响,没有前置直管段要求。这一点在现场使用中有重要的意义。PDF是直读式仪表,无需外部能源,可直接获得累计总量,清晰明了,操作简便。

2.3 电磁阀

电磁阀是实现油路开关控制的关键器件,在加油机油路中,它与油泵的正确配合是自动发油的关键因素之一,发油时,先开阀后开泵,停止时,先关泵后关阀,保证管路油压不至于过高而造成油泵和管路的损坏。电磁阀的选型遵循安全性、可靠性、实用性、经济性4项原则和6个方面的现场工况(管道参数、介质参数、压力参数、电源参数、动作方式、特殊要求)来进行选型。本工程选用先导式电磁阀。

2.4 上位软件

本工程采用工业组态软件CITECT5.4进行开发。

2.5 系统功能

以工业控制组态软件为开发及运行平台。实时监控应用软件主要负责系统数据的采集处理、各种运行操作、参数设置、系统运行状态监视,数据记录,动态运行报告生成及打印,提供故障报警、故障信息显示等功能。

系统运行监视模块:对加油机的控制方式、运行模式、运行状态、运行参数进行监视;操作人员可以方便地进行画面切换,了解各加油机整体运行工况的同时,能够对运行部位进行重点监控,了解运行部位的详细信息。

系统动态运行曲线监视模块:动态监视系统运行过程中的动态参量的变化曲线。

系统运行参数设置模块:通过系统运行参数设置模块向现地PLC进行系统参数设置、各运行状态下的运行参数设置、网络通讯参数设置、各具体设备、传感器的参数设置、故障检测参数设置。

故障报警、故障信息显示:根据集控、现场故障检测报表,进行故障定位,显示故障代号、故障名称、故障等级、故障位置、故障原因,并记录故障及相关信息。

动态运行报告生成及打印模块:系统运行过程动态打印各种运行报告、故障及故障处理报告。

各种油料报表的生成、显示、打印。对加注信息、操作信息可以按日期、类型等进行查询及打印。

2.6 Web服务器

选用java-ee-sdk-5-windows软件包作为WWW平台,数据流程如图2所示。Java/Java EE/EJB功能为系统提供了高效的信息服务。借助Internet网络,管理人员无需到各个加油点就可以了解到各个加油点的工作情况,能够直接了解整个部门的工作流程和收费进展情况,对于个别“发油”过程出现的问题,可以直接有效的进行控制和管理。

图2 平台架构

3 新型机车用油、水自动发放系统的操作

3.1 加油操作说明

首先检查系统供电正常,急停开关在正常位置,然后选择要进行的操作,按“操作员登录”系统进入图3,提示输入密码,输入的密码(100)正确后进入图4,输入登录信息,然后按“继续”进入图5,选择操作柴油或机油,选定后进入柴油或机油操作系统,选择柴油见图6,输入设定的加油量,然后启动柴油泵,根据实际启动1#电磁阀或2#电磁阀,确定无误后按“开始”,系统开始加油,当实际加油量等于设定加油量时,系统自动停机,如果在加油过程中停止加油可按“停止”,同时在加油过程中可修改设定加油量。

图3 提示输入密码

图4 输入登录信息

图5 选择操作柴油或机油

图6 选择柴油

图7 参数设定

参数设定见图7,可设定系统参数,如柴油体积密度、机油体积密度、1#柴油流量计脉冲系数、2#柴油流量计脉冲系数、1#机油流量计脉冲系数、2#机油流量计脉冲系数等。

3.2 计算机监控模块

监测系统采用界面友好的CITECT组态软件实现远程的自动监测。实现整个系统的自动化管理,完成加油系统的监测、故障及操作信息记录。如加注信息有操作员代码、操作员姓名、司机保单号码、机车型号、车次、设定上油量、实际上油量、油单编号、司机代码、司机姓名,泵阀的状态实时监测。可以通过按“机油加注监控”切换到机油加注实时监控画面,通过按“返回”返回主画面,人性化的设计使工作人员通过简单明了画面了解整个系统的运行情况。

在报表系统详细记录了操作人员操作的日期、机车型号、车次、油柱、开始时间、停止时间、拨前数、拨后数、流量、总重、报单号、领油司机、操作工等信息。

3.3 远程数据查询模块

在铁路办公网络的任何一台连网的客户计算机上,打开IE6.0(版本必须是6.0及以上)浏览器,地址栏录入服务器的IP地址后,输入用户名和密码后,按回车键,就可以打开燃油查询系统,如图8所示。

3.4 报表模块

计算机系统可以自动将加油机的数据取来,合成铁路局系统统计格式的报表。单击图8左面菜单树的“数据管理”条目,再单击“铁油 7”、“铁油8”、“调拨单”条目,即可生成报表。

5 结束语

乌鲁木齐铁路局乌鲁木齐机务段研制机车新型燃油、机油、水自动发放系统实现了机车燃油、机油、软水自动发放和自动计量。该系统最为突出的特点是节能、增效、安全,具体体现在以下几个方面:在发放控制上,通过双阀定位控制,将每次燃油发放精确到立方分米(以1台机车为例,发放2 000 dm3燃油精度误差不超过5 dm3);在增效上,对加油工、机车车次、司机、加油量一次定位,自动生成铁油系列报表,可按车次、司机、车型等自动统计各种数据,以便管理人员管理,将统计人员从繁重的统计工作中解放出来,避免了误报、漏报、虚假报表的产生,并为油库用油计划提供了可靠依据;在管理方面,为各级管理者提供了更加透明的数据界面,动态显示全方位的燃油数据;在消防安全上,通过拆除每个发油柱下的电机和泵,采用燃油、机油和软水的集中发放,消除了整备场作业场所的安全隐患。

图8 加油数据查询

[1] 余先涛,曹先韬,莫易敏,等.基于总线控制机的机车油脂自动发放系统的实现[J].铁路计算机应用,2005,(5):9-11.

[2] 莫易敏,胡文平,江先志.基于PC104的控制系统在机车加油控制台的应用[J].内燃机车,2005,(4):28-31.