介紹了采用工控機實現列車用振簧的檢測控制。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。
??? 關鍵詞：列車用振簧? 檢測系統? 工控機

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

2．2 檢測環節
??? 作為系統的核心部位的檢測環節，為此選用了日本SMC公司的型號為CEl的測量用汽缸。該汽缸輸出結果類似光柵尺(或光電編碼器)，輸出為兩個相位相差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?
??? 輸送線主要完成振簧的傳輸。輸送線每走一個節拍，振簧前移一個工位。由輸送電機和裝有V型槽的輸送線組成。?
??? 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、52X光驅、1．44M軟驅、鍵盤／鼠標。選用PCL-733開關量輸入卡，PCL-734開關量輸出卡，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路開關量輸入通道用于位置檢測如接近開關、汽缸定位控制的磁性開關等檢測開關量的輸入接口。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個通道包含有8個共發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直流電動閥時可不再外接卸流二極管。對于汽缸控制電閥全部選用24VDC直流電動閥。直流電動閥的驅動電流為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。并且通過軟件可設置為2、4倍頻方式來提高檢測的分辨率。
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系統地線的作用，使兩個系統的電源相互獨立，消除地電位不同所產生的影響。另一方面，TIL110光電藕合器的發光二極管是電流驅動器件，可以形成電流環路的傳送形式。由于電流環電路是低阻抗電路，對噪音的敏感度低，因此提高了系統的抗干擾能力。TIL110的輸出端接一個帶施密特整形的反相器MC74F14，作用是進一步提高抗干擾能力。施密特觸發電路的輸入特性有一個回差。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，則不改變輸出狀態。因此信號經過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
??? 當輸送線上的振簧輸送到檢測汽缸工位時，檢測汽缸的控制電動閥打開，汽缸推動在V型槽上的振簧頂向可調基準，這時汽缸的位移為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。通過計算選定汽缸內徑的大小，保證汽缸的推力能推動振簧的平移，推力大小不會造成振簧的變形，從而保證對振簧的檢測精度不會造成影響。

??? 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開發，運行于WIN98平臺。系統程序根據功能分為開關量處理、計數量處理、檢測參數查詢、檢測參數測覽及檢測參數打印等模塊。其中開關量和計數模塊的處理通過調用研華I／O模板自帶的驅動程序實現。在對PCL-833計數模板計數值處理時，為保證計數精度、消除由于現場干擾造成的累計誤差，在每一次開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，開始檢測。
??? 在動態檢測過程中，由設定為1s的定時器完成對輸出檢測值不斷刷新，從而達到動態顯示的效果。在檢測過程中采用時間和讀數變化值偏差兩個條件相結合對檢測過程判斷。
??? 流程圖如圖5所示：?

5 結束語
??? 該檢測設備在某車輛修配段投入使用，近一年的應用實踐證明，系統的各項功能和技術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強度，提高了勞動生產率。

參考文獻：

［１］SMC Corpoation.SMC best pneumatics catalog application version 1.0E Copyinght(c)［Ｓ］．1998
［２］PCL-833 3-axis quadrature encoder and counter card user's manual［Ｓ］．ADVANTECH Co;LTD
［３］Advantech 32-bit DLL Drivers Developer's Reference CD-ROM Edition［Ｓ］．ADVANTECH Co;LTD
［４］［美］Darwin Boyle,等，許文軒，薛萬鵬,等譯.Visual Basic 4 開發人員指南［Ｍ］．北京：機械工業出版社，1997