LINCON人机界面在铁路辅助机试验台中的应用

      凌控自动化技术有限公司是国内一家新型高科技企业，公司主要从事专业可编程人机界面的开发，应用系统的集成，并向用户提供从硬件到软件的总体设计方案。产品遍布化工、钢铁、矿山、运输、机械、检测设备等几十个行业，并应用于全国众多工业控制现场。在此，我们向大家介绍武汉凌控自动化有限公司可编程人机界面HMI在辅机试验台中的应用。

1、行业背景

      随着铁路的提速和运营生产的市场化，机车运行负荷逐年增加，机车的检修必须从定期维修转变成状态维修，以保证机车的运行安全，辅机试验台即负责测试检验直流电机、交流电机、劈相机状态的综合性能的设备。但在目前，国内的大多数的机车辅机试验台仍属于采用触点控制的非标准设备。而这些设备的试验操作动作繁琐、安全系数低、数字化程度偏低、故障率高，特别是人工操作技术水平的差异导致辅机试验精确度和报表可信度的降低。
我们研发的辅机试验台操作系统可以作为常规的手动开关和继电器控制试验台的升级换代产品，通过人机界面完成对直流电机、交流电机、劈相机的实验操作，并且可以自动记录、显示或打印文字图表等多种表达形式的实验数据、结果以及试验故障信息等。同时，试验台增加了登记操作管理和管理员密码等智能化功能，从而大大提高了辅机试验台的自动化程度和机车检修成产的管理水平。另外，试验台具有直观性、可靠性和较高的性价比，已经大量应用在生产机车检修设备的生产厂家和使用单位中，经应用证明具有很好效果，解决了试验精度和报表问题，提高了工人工作效率，产生很大的经济效益。

2、工艺流程

      本文所讨论的辅机试验台各测试量由计算机控制同步测试，避免人为误差。可测试的项目有电机外观检查及外形尺寸、安装尺寸检查；绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定 绕组实际冷态下直流电阻的测定小时温升试验；速率特性曲线的测定；超速试验及换向器跳动量检查；直流电机换向火花检查等等。自动控制要求主要有运行指示灯的指示功能、试验台运行定时功能、实时数据的监控功能、故障诊断提示功能、简洁高效的系统操作提示及操作面板上的报警显示功能。经过分析，需要实现远距离分散I/O信号采集与控制的模块。考虑鸿格I-7000系列I/O模块种类多﹑可靠性高﹑抗干扰能力强﹑价格低廉等特点，根据辅机试验台系统控制要求，本系统采用了I-7017（ 8通道模拟量输入模块）﹑I-7021（单通12位模拟量输出模块）﹑I-7055D模块作为分布式I/O模块。并通过RS485 总线与LinCon人机界面保持通讯联系，及时将各监测点的数据传送到人机界面中进行分析处理。

3、控制系统硬件配置

      I/O模块选用I-7017、I-7021、I-7055D三类模块。人机界面选用LinCon LCS104S真彩色触摸屏，通过ES-485串口可以与I-7000系列模块直接通讯。
      由于辅机试验台需要用到比较繁琐的操作，该公司已有的类似产品采用的是触点控制的非标准设备和工业计算机相结合的解决方案。此方案虽然能够解决目前的问题，但是由于需要工人长时间观察变化，做好实时记录，难免耗时又耗力，阻碍了产品向一体化方向的发展。此次采用LinCon人机界面的优势在于可以直接使用人机界面自动完成对不同电机的电压调节控制，直流电机手动、自动启动，交流电机手动启动，劈相机手动启动，停机，不平衡度检测，故障报警知识，实验室据记录显示等功能。实现了检修的自动化、数字化,对机车检修数据进行了有效的记录管理，从而实现对机车状态有效控制。

4、控制系统软件设计及功能

      系统的软件主要由人机界面参数设置、功能块的配置和设备配置控制，人机界面软件主要有开机画面、操作登记窗口、记录查询窗口、管理员窗口、帮助窗口、各电机试验画面（包含数字仪表、运行时间、报警、实时时间）及实
验记录画面等画面，这些画面可以让工人直观方便的掌握电机测试情况，也可以方便用户进行后期的功能扩展。如图所示部分人机界面子画面。

图1 登记操作画面

      图1为登记操作画面的主界面。首先选择电机类型，之后会弹出确认和选择窗口，选择自动或手动再填好电机编号、操作工号以及上下车号可进入相应的操作界面。

图2 直流电机试验检测画面

      图2为直流电机试验检测画面。分为电压大小指示、电流大小指示、触发电压大小指示、运转时间、报警窗口、启动停止按钮、查看记录按钮和返回按钮。点击查看记录按钮即可自动跳转至试验记录画面。（如图3所示）

图3 实验记录画面

      图3为实验记录画面。这就是最后对直流电机（交流电机或劈相机）完成的试验参数的测试记录画面。可根据需要人工或自动定时保存和打印测试结果。

图4

      图4为管理员设置画面。管理员输入密码后即可对相应设置进行修改。
本设计具有以下功能：
      可自动完成对不同电机的电压调节控制，直流电机手动启动，自动启动，交流电机手动启动，劈相机手动启动，停机，不平衡度检测，故障报警，实验室数据记录及显示等功能，自动化程度高。
      可实时提供试验台有关的工作状况和相应的故障报警;具有对过电压电流，异常启动，操作超时等故障的保护功能，设备安全性能好。
      可提供仪表显示，数字记录等多种表达方式；参用菜单式操作方式，方便简洁。
      可设置人工或自动定时保存和打印测试结果。
      可按要求自动生成测试报告，可进行软硬件升级。
      可实时保存原始数据，以便日后随时调出进行处理、分析及打印。
      可利用网络操作，数据可通过网络传输。
      可在原有试验系统基础上升级改造。

5、结束语
      根据辅机试验台设计的控制系统的特点，我们总结出此系统具有投资较小、安装调试简单、系统工作稳定﹑安全可靠性高、观察方便等特点，实现了对机车状态有效控制。更重要的是它采用登记操作管理提高实验数据的可信度。
目前该控制系统已在多家试验机构中得到应用。它以其稳定可靠的运行状态，完全达到了预期的设计目标，实现了较好的经济效益与社会效益。

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