LINCON人機界面在鐵路輔助機試驗臺中的應用

凌控自動化技術有限公司是國內一家新型高科技企業，公司主要從事專業可編程人機界面的開發，應用系統的集成，并向用戶提供從硬件到軟件的總體設計方案。產品遍布化工、鋼鐵、礦山、運輸、機械、檢測設備等幾十個行業，并應用于全國眾多工業控制現場。在此，我們向大家介紹武漢凌控自動化有限公司可編程人機界面HMI在輔機試驗臺中的應用。

1、行業背景

隨著鐵路的提速和運營生產的市場化，機車運行負荷逐年增加，機車的檢修必須從定期維修轉變成狀態維修，以保證機車的運行安全，輔機試驗臺即負責測試檢驗直流電機、交流電機、劈相機狀態的綜合性能的設備。但在目前，國內的大多數的機車輔機試驗臺仍屬于采用觸點控制的非標準設備。而這些設備的試驗操作動作繁瑣、安全系數低、數字化程度偏低、故障率高，特別是人工操作技術水平的差異導致輔機試驗精確度和報表可信度的降低。
我們研發的輔機試驗臺操作系統可以作為常規的手動開關和繼電器控制試驗臺的升級換代產品，通過人機界面完成對直流電機、交流電機、劈相機的實驗操作，并且可以自動記錄、顯示或打印文字圖表等多種表達形式的實驗數據、結果以及試驗故障信息等。同時，試驗臺增加了登記操作管理和管理員密碼等智能化功能，從而大大提高了輔機試驗臺的自動化程度和機車檢修成產的管理水平。另外，試驗臺具有直觀性、可靠性和較高的性價比，已經大量應用在生產機車檢修設備的生產廠家和使用單位中，經應用證明具有很好效果，解決了試驗精度和報表問題，提高了工人工作效率，產生很大的經濟效益。

2、工藝流程

本文所討論的輔機試驗臺各測試量由計算機控制同步測試，避免人為誤差。可測試的項目有電機外觀檢查及外形尺寸、安裝尺寸檢查；繞組對機殼及繞組相互間絕緣電阻的測定 繞組實際冷態下直流電阻的測定小時溫升試驗；速率特性曲線的測定；超速試驗及換向器跳動量檢查；直流電機換向火花檢查等等。自動控制要求主要有運行指示燈的指示功能、試驗臺運行定時功能、實時數據的監控功能、故障診斷提示功能、簡潔高效的系統操作提示及操作面板上的報警顯示功能。經過分析，需要實現遠距離分散I/O信號采集與控制的模塊。考慮鴻格I-7000系列I/O模塊種類多﹑可靠性高﹑抗干擾能力強﹑價格低廉等特點，根據輔機試驗臺系統控制要求，本系統采用了I-7017（ 8通道模擬量輸入模塊）﹑I-7021（單通12位模擬量輸出模塊）﹑I-7055D模塊作為分布式I/O模塊。并通過RS485 總線與LinCon人機界面保持通訊聯系，及時將各監測點的數據傳送到人機界面中進行分析處理。

3、控制系統硬件配置

I/O模塊選用I-7017、I-7021、I-7055D三類模塊。人機界面選用LinCon LCS104S真彩色觸摸屏，通過ES-485串口可以與I-7000系列模塊直接通訊。
由于輔機試驗臺需要用到比較繁瑣的操作，該公司已有的類似產品采用的是觸點控制的非標準設備和工業計算機相結合的解決方案。此方案雖然能夠解決目前的問題，但是由于需要工人長時間觀察變化，做好實時記錄，難免耗時又耗力，阻礙了產品向一體化方向的發展。此次采用LinCon人機界面的優勢在于可以直接使用人機界面自動完成對不同電機的電壓調節控制，直流電機手動、自動啟動，交流電機手動啟動，劈相機手動啟動，停機，不平衡度檢測，故障報警知識，實驗室據記錄顯示等功能。實現了檢修的自動化、數字化,對機車檢修數據進行了有效的記錄管理，從而實現對機車狀態有效控制。

4、控制系統軟件設計及功能

系統的軟件主要由人機界面參數設置、功能塊的配置和設備配置控制，人機界面軟件主要有開機畫面、操作登記窗口、記錄查詢窗口、管理員窗口、幫助窗口、各電機試驗畫面（包含數字儀表、運行時間、報警、實時時間）及實
驗記錄畫面等畫面，這些畫面可以讓工人直觀方便的掌握電機測試情況，也可以方便用戶進行后期的功能擴展。如圖所示部分人機界面子畫面。

圖1為登記操作畫面的主界面。首先選擇電機類型，之后會彈出確認和選擇窗口，選擇自動或手動再填好電機編號、操作工號以及上下車號可進入相應的操作界面。

圖2為直流電機試驗檢測畫面。分為電壓大小指示、電流大小指示、觸發電壓大小指示、運轉時間、報警窗口、啟動停止按鈕、查看記錄按鈕和返回按鈕。點擊查看記錄按鈕即可自動跳轉至試驗記錄畫面。（如圖3所示）

圖3為實驗記錄畫面。這就是最后對直流電機（交流電機或劈相機）完成的試驗參數的測試記錄畫面。可根據需要人工或自動定時保存和打印測試結果。

圖4為管理員設置畫面。管理員輸入密碼后即可對相應設置進行修改。
本設計具有以下功能：
可自動完成對不同電機的電壓調節控制，直流電機手動啟動，自動啟動，交流電機手動啟動，劈相機手動啟動，停機，不平衡度檢測，故障報警，實驗室數據記錄及顯示等功能，自動化程度高。
可實時提供試驗臺有關的工作狀況和相應的故障報警;具有對過電壓電流，異常啟動，操作超時等故障的保護功能，設備安全性能好。
可提供儀表顯示，數字記錄等多種表達方式；參用菜單式操作方式，方便簡潔。
可設置人工或自動定時保存和打印測試結果。
可按要求自動生成測試報告，可進行軟硬件升級。
可實時保存原始數據，以便日后隨時調出進行處理、分析及打印。
可利用網絡操作，數據可通過網絡傳輸。
可在原有試驗系統基礎上升級改造。

5、結束語
根據輔機試驗臺設計的控制系統的特點，我們總結出此系統具有投資較小、安裝調試簡單、系統工作穩定﹑安全可靠性高、觀察方便等特點，實現了對機車狀態有效控制。更重要的是它采用登記操作管理提高實驗數據的可信度。
目前該控制系統已在多家試驗機構中得到應用。它以其穩定可靠的運行狀態，完全達到了預期的設計目標，實現了較好的經濟效益與社會效益。