摘 要

和谐号机车是我国近些年来大力发展的新一代铁路机车，其牵引装置的可靠高效安装是一件值得我们关注的重要事情。在现代工业体系中，自动化生产与安装是现代化生产中非常重要的组成部分。

本文通过PLC与MCGS组态软件设计了一种基于液压传动的和谐机车的牵引杆自动化压装设备电控系统，用以完成牵引杆与牵引销之间的过盈配合的压装任务，以机械代替人力，提高生产的效率与质量，降低工人劳动强度，优化工作环境。

本文设计的系统以MCGS组态触摸屏作为人机交互界面，以PLC作为前端控制核心，接收上位机触摸屏发送的操作指令，驱动其输出外围电路，最后控制液压系统完成对压装设备的驱动，本系统操作简单，只需要在触摸屏上进行操作即可；动作灵敏，进行操作后就会有相对应的动作立即响应；自动化程度高，可以自行完成整个压装过程循环并自动退回。

本文对于整个系统的设计思路和过程进行了详细的介绍，完成了上位机、下位机程序的编写，外围电路和液压回路的设计。整体结构简单，可靠性高，可以有效地提高生产效率与生产质量。

关键词：PLC；MCGS组态软件；液压回路；牵引杆压装

Abstract

Harmony locomotive which has rapid development in China in recent years is a new generation of railway locomotives. The reliable and efficient installation of its traction device is a matter deserving of our attention. In modern industrial system, automated production and installation is a very important component.

This paper designs an electronic control system of locomotive drawbar automatic pressure equipment through PLC and MCGS configuration software. The system is based on hydraulic transmission and with the system we can complete pressing tasks of interference fit between the locomotive drawbar and traction pin. Then mechanical can replace manpower so that we will improve the efficiency and quality of production, reduce labor intensity, and optimize the working environment.

The system takes MCGS configuration touch screen as a human-computer interaction interface and sees PLC as the front-end control core to receive the operation instructions sent by the host computer, drive its output peripheral circuit and finally control the hydraulic system to complete the driving of the press-fit equipment. The system is simple to operate which only needs to operate on the touch screen and its action is sensitive. It will have a corresponding action immediately responding after the operation. Also it has a high degree of automation which can complete a whole press-fit process cycle and automatically return.

This paper introduces the design of the entire system ideas and processes in detail, completes the program of host computer, the next bit machine and designs peripheral circuits and hydraulic circuit. The overall structure of the system is simple and has high reliability, which can effectively improve the production efficiency and production quality.

Key Words：PLC；MCGS configuration software；Hydraulic circuit；Traction bar

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究的目的与意义 2

1.3 本文的内容安排 2

第2章 牵引杆压装机控制系统方案设计 3

2.1设计内容与目的 3

2.2设计方案 3

2.2.1系统的工作方式 4

2.2.2控制系统方案 4

2.2.3 各个模块的选择 5

2.2.3.1 上位机选择 5

2.2.3.2 下位机选择 5

2.2.3.3 位置反馈传感器 5

2.2.3.4执行命令输出装置 5

2.3 本章小结 5

第3章 压装机液压回路设计 6

3.1液压传动简介 6

3.1.1液压传动的定义 6

3.1.2 液压传动的原理 6

3.2本次设计压装机的液压回路 7

3.3设计的液压系统的工作原理 8

3.3.1快进的工作原理 8

3.3.2工进的工作原理 8

3.3.3保压的工作原理 9

3.3.4快速回程的工作原理 9

3.3.5工作循环停止 10

3.3.6本章小结 10

第4章 PLC控制电路设计 11

4.1 PLC及其外围电路 11

4.2 PLC资源分配 11

4.2.1开关量输入端口 11

4.2.2 开关量输出端口 12

4.2.3 PLC的端口分配 12

4.3 PLC程序编写 13

4.3.1程序流程图 13

4.3.2 程序分析 14

4.3.2.1初始化程序 14

4.3.2.2液压泵启动程序 14

4.3.2.3手动操作程序 14

4.3.2.4自动操作程序 15

4.4本章小结 17

第5章 上位机程序设计 18

5.1 MCGS组态控件 18

5.2上位机软件设计 18

5.2.1新建工程 18

5.2.2变量定义 19

5.2.3设备窗口设置 19

5.3 MCGS界面设计 20

5.3.1操作窗口 21

5.3.2 急停界面 22

5.4工程下载 23

5.5 本章小结 23

第6章 总结 25

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪论

1.1研究背景

随着我国经济的腾飞，国内的铁路网络的铺设逐渐发展到覆盖全国各地。铁路交通运输成为了我国交通运输行业中的很重要的组成部分。因此，对于优秀的客（货）运机车的需求也在增加，和谐系列客（货）运机车也伴随产生。和谐号机车是我国两大铁路机车制造集团——南车集团与北车集团，通过和国外相关行业的企业合作研发，借助国外先进的技术，成功完成设计并实现国产化的新一代交流传动的客（货）运机车，它的大规模生产和投入使用标志着我国客（货）机车的设计制造生产技术已经达到了世界一流的水平，极大的提升了我国铁路交通运输的现代化，增加了运输能力。在2006年以后，和谐号机车便成为了我国铁路交通运输的主流牵引机车，因此，和谐号机车的正常安全行驶是一项重要的任务。

牵引杆是和谐号电力机车的一个十分重要的部件，牵引杆正常工作与否的工作状态对于机车的安全有着相当直接的影响。一旦在行驶过程中牵引杆出现任何质量问题，轻则带来数以万记的财产损失，重则可能产生大量的人员伤亡。所以生产中需要重视机车牵引杆的制造与安装过程，保证其中的每一个工序都没有问题。牵引销的安装是和谐号电力机车牵引杆制造过程中的一道重要工序。牵引杆首尾两端开有销孔[1]。通过牵引销与牵引杆的配合实现两者之间的安装。在机车整个牵引装置中，牵引销是机车行进过程中一个重要的部件，它负责完成在行驶过程中的重载牵引力的传递[2]。牵引杆和牵引销的配合采取过盈配合的方式，这种配合方式代表着使用人力进行安装会是一件十分困难并且难以保证安装质量的事情。所以，牵引杆与牵引销之间的可靠装配对于机车行驶安全产生了巨大的作用，需要得到足够的重视。