史志鹏，马 聪，曹 峻，杨 倩，温美玲，杜 超，张 炜

（中国电子科技集团公司第三十三研究所，山西 太原 030032）

铁路货车120制动阀的检修采用流水线作业，各工位按照检修工艺进行排布，一般情况下，流水线采用主线与支线模式。主线负责将起始工位（清洗工位）的输出筐（装有阀体部件），经识别分类（布置在主线与支线的交汇处）传送至各支线。各支线按照检修工艺布置检修工位。对于往返需求的主支线，采用双层设计，上下层之间通过升降平台实现框的转移。本文针对升降平台的升降控制，提出一种基于可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的控制系统。

1 升降平台控制系统原理

升降平台采用步进电机驱动滚珠丝杠方式实现升降，控制系统采用西门子S7-200 SMART PLC[1]作为控制器，通过脉冲和方向控制方式连接驱动器，进而驱动步进电机，系统原理见图1。

2 升降平台控制系统设备选型

滚珠丝杠规格：直径d=3.2 cm；导程LPB=0.5 cm；行程L=60 cm；密度ρ=7.85 g/cm3。

工作台：质量m0=20 kg；导轨摩擦系数μ=0.06；效率σ=0.85～0.95。

标准框：m1=50 kg（含阀体）。

步进电机：步距角θ=1.8°。

运行速度：v=1 mm/s。

驱动器：细分数为1 000（电机转一圈脉冲数）。

1）滚珠丝杠脉冲当量。计算公式为

2）脉冲数。运行速度换算为脉冲数为40 000 p/s，即40 kHz。

3）等效负载计算。空载时摩擦负载转矩为

升降过程摩擦负载转矩

4）空载时等效转动惯量。滚珠丝杠的转动惯量为

工作台运动惯量为

换算到电机轴上的总转动惯量为

5）步进电机选型。为了使步进电机具有良好的启动能力及较快的响应速度，步进电机需满足两个条件，分别为

由式（7）和式（8），可得