計算機在列車(chē)用振簧自動(dòng)檢測系統的應用

介紹了采用工控機實(shí)現列車(chē)用振簧的檢測控制。介紹了控制系統的組成、工作原理、控制方式及程序設計思想。
關(guān)鍵詞：列車(chē)用振簧 檢測系統 工控機

1 引言
根據鐵道部有關(guān)技術(shù)標準，在列車(chē)振簧的裝配中要求每組振簧的偏差不能大于1mm。在傳統的檢修過(guò)程中由裝配工人用深度尺進(jìn)行手工測量，這種檢測方式落后、人為因素影響大、檢測精度低、勞動(dòng)強度大、生產(chǎn)效率低。
為適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需求，鐵路已經(jīng)過(guò)多次提速，列車(chē)的運行速度越來(lái)越高。伴隨著(zhù)速度的提高，對列車(chē)的檢修質(zhì)量提出更高的要求。為保證列車(chē)檢修的質(zhì)量，對車(chē)輛檢修設備進(jìn)行技術(shù)革新，研制開(kāi)發(fā)新的檢修設備，使列車(chē)的維修更加規范化和標準化。為此我們研究了列車(chē)用振簧自動(dòng)檢測系統。
2 系統
系統由上簧機構、輸送線(xiàn)、檢測環(huán)節構成。系統構成示意如圖l所示。
2.l 自動(dòng)上簧機構
由底面為斜面的儲簧箱和旋轉汽缸組成自動(dòng)上簧機構。振簧滾入上簧機械手由旋轉汽缸將其推上輸送線(xiàn)的工位V型槽。

2．2 檢測環(huán)節
作為系統的核心部位的檢測環(huán)節，為此選用了日本SMC公司的型號為CEl的測量用汽缸。該汽缸輸出結果類(lèi)似光柵尺(或光電編碼器)，輸出為兩個(gè)相位相差90°的方波信號。其輸出波形如圖2所示。

從圖2可知單相脈沖的脈沖當量為0.1mm。該測量用汽缸輸出接口信號如表1所示。

2．3 輸送線(xiàn)
輸送線(xiàn)主要完成振簧的傳輸。輸送線(xiàn)每走一個(gè)節拍，振簧前移一個(gè)工位。由輸送電機和裝有V型槽的輸送線(xiàn)組成。
控制系統硬件選用研華IPC-610P／P41G，P4／1G CPU、PCA6179主板、128M內存、20G硬盤(pán)、52X光驅、1．44M軟驅、鍵盤(pán)／鼠標。選用PCL-733開(kāi)關(guān)量輸入卡，PCL-734開(kāi)關(guān)量輸出卡，PCL—833三軸正交編碼／計數卡。
PCL—733提供32路具有2500V DC隔離保護的雙向數字量輸入通道。這32路開(kāi)關(guān)量輸入通道用于位置檢測如接近開(kāi)關(guān)、汽缸定位控制的磁性開(kāi)關(guān)等檢測開(kāi)關(guān)量的輸入接口。輸入電壓為5～24V DC。為減少外部直流電源，檢測器件全部選用24VDC供電。
PCL-734提供32路具有1000V電壓保護的隔離數字量輸出通道。每8個(gè)通道包含有8個(gè)共發(fā)射極的達林頓三極管和感性負載的積分抑制二極管。因此，在控制24V直流電動(dòng)閥時(shí)可不再外接卸流二極管。對于汽缸控制電閥全部選用24VDC直流電動(dòng)閥。直流電動(dòng)閥的驅動(dòng)電流為100mA，而PCL-734輸出通道的最大承載電流為200mA。
PCL—833有3個(gè)獨立的24位計數器。其最大正交輸入速率是2．4MHz。用于正交解碼加減計數。并且通過(guò)軟件可設置為2、4倍頻方式來(lái)提高檢測的分辨率。
3 檢測原理
3．1 檢測接口電路
系統使用PCL-833的一個(gè)24位計數通道用于正交解碼加減計數，記錄可讀汽缸的正交輸出信號．由于PCL-833外接供電單元為5VDC，而可讀汽缸的供電電源為24VDC。因此，在計數卡和可讀汽缸之間加入了光電隔離轉接電路。TIL110光電藕合器可以起到隔離兩個(gè)系統地線(xiàn)的作用，使兩個(gè)系統的電源相互獨立，消除地電位不同所產(chǎn)生的影響。另一方面，TIL110光電藕合器的發(fā)光二極管是電流驅動(dòng)器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形式。由于電流環(huán)電路是低阻抗電路，對噪音的敏感度低，因此提高了系統的抗干擾能力。TIL110的輸出端接一個(gè)帶施密特整形的反相器MC74F14，作用是進(jìn)一步提高抗干擾能力。施密特觸發(fā)電路的輸入特性有一個(gè)回差。輸入電壓大于3．5V認為是高電平輸入，小于1．5V才認為是低電平輸入。電平在1．5～3．5V之間變化時(shí)，則不改變輸出狀態(tài)。因此信號經(jīng)過(guò)MC74F14之后更接近理想波形，使計數卡計數更準確、可靠。具體電路如圖3所示。

3．2 檢測原理
當輸送線(xiàn)上的振簧輸送到檢測汽缸工位時(shí)，檢測汽缸的控制電動(dòng)閥打開(kāi)，汽缸推動(dòng)在V型槽上的振簧頂向可調基準，這時(shí)汽缸的位移為b，如圖4所示。圖中a的值可事先測量知道，從而可求出，x=a-b,x的值即為振簧的高度。通過(guò)計算選定汽缸內徑的大小，保證汽缸的推力能推動(dòng)振簧的平移，推力大小不會(huì )造成振簧的變形，從而保證對振簧的檢測精度不會(huì )造成影響。

從圖4可以看出，可讀汽缸輸出的脈沖當量為0．1mm，將PCL—833設置為4倍頻模式，系統的脈沖當量為0．025mm。這樣將進(jìn)一步提高系統的檢測精度。
4 軟件流程
系統軟件采用VB6．0開(kāi)發(fā)，運行于WIN98平臺。系統程序根據功能分為開(kāi)關(guān)量處理、計數量處理、檢測參數查詢(xún)、檢測參數測覽及檢測參數打印等模塊。其中開(kāi)關(guān)量和計數模塊的處理通過(guò)調用研華I／O模板自帶的驅動(dòng)程序實(shí)現。在對PCL-833計數模板計數值處理時(shí)，為保證計數精度、消除由于現場(chǎng)干擾造成的累計誤差，在每一次開(kāi)始檢測前先調用子程序對計數值復位，然后調用另一子程序取消復位，開(kāi)始檢測。
在動(dòng)態(tài)檢測過(guò)程中，由設定為1s的定時(shí)器完成對輸出檢測值不斷刷新，從而達到動(dòng)態(tài)顯示的效果。在檢測過(guò)程中采用時(shí)間和讀數變化值偏差兩個(gè)條件相結合對檢測過(guò)程判斷。
流程圖如圖5所示：

5 結束語(yǔ)
該檢測設備在某車(chē)輛修配段投入使用，近一年的應用實(shí)踐證明，系統的各項功能和技術(shù)指標均達到設計要求。其中振簧檢測的絕對精度小于0.1mm。本系統的使用極大地減輕了檢修工人的勞動(dòng)強度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

參考文獻：

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［４］［美］Darwin Boyle,等，許文軒，薛萬(wàn)鵬,等譯.Visual Basic 4 開(kāi)發(fā)人員指南［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，1997