2024年5月6日发(作者：拓跋若芳)
JMY450内燃机车PLC控制系统的分析与研究 潘振华
发布时间：2021-07-26T16:39:51.777Z 来源：《基层建设》2021年第14期 作者： 潘振华
[导读] 随着科学技术的快速发展，微机技术被广泛的应用到工业自动化和工业智能控制中。它的应用，使得系统工作更加高效，精准。而
内燃机车正是先进技术发展的产物
四川省成都市成都地铁运营有限公司 四川成都 610000
摘要：随着科学技术的快速发展，微机技术被广泛的应用到工业自动化和工业智能控制中。它的应用，使得系统工作更加高效，精
准。而内燃机车正是先进技术发展的产物，它主要用于地铁，电客车的调车和救援中，以此来提高机车运行效率，降低运营风险。PLC技
术的不断成熟为内燃机车逻辑控制改造提供了有利条件。本文以型号为JMY450的内燃机车为例，分析了内燃机车PLC控制系统的设计工
作，并提出了PLC控制系统清洁装置以及机车应急功能中的运用，以期提高JMY450内燃机车的运行效率。
关健词：内燃机车；PLC控制；分析与研究
引言
内燃机车是地铁运营及维护要用到的一种很重要的行车设备，在许多地铁系统的维护作业中都需要使用，例如：地铁列车、运输车
辆、无动力轨道车辆的牵引与调车；隧道内和车辆段内事故车辆的救援牵引作业；地铁供电设备施工和维修时工程车作为牵引动力的设
备；地铁正线货物运输及地铁工程维修等等。
1、内燃机车PLC控制系统的组成及工作原理
1.1内燃机车重要信号收集工作
PLC控制设备需要接收的关于内燃机车的重要信号有以下几种：PLC控制系统接收柴油机和传动箱等转速信号、发电信号、机车方向
控制信号、司机控制信号、各种开关信号以及各水温继电器、压力继电器，根据这些信号经过逻辑判断输出控制信号和安全保护信号，信
号放大后驱动执行元件。机车当前运行状态对司机而言极为重要，司机了解机车当前运行状态之后，可按照作业要求，调节机车当前的运
行状态。不仅如此，若数据显示异常，司机也可及时中断车辆操作，令车辆处于停运状态，以免机车处于带故障运行状态，既保证了设备
本身的安全，同时也保证了司机的人身安全。
1.2内燃机车辅助电路
（1）照明系统表头灯，司机室室顶灯，动力室灯，辅助室灯，司机室风扇，前后窗洗涤器，转向架灯，移动插座都从空气开关9QA取
电（900号线正电），经过琴键开关控制各照明灯具开关。灯具一端接地，一端接正电，琴键开关控制正电的通路。（2）前后大灯，前后
红白灯的控制都和机车的运行方向有关，因此这几个灯除琴键开关控制外，还串有前进，后退继电器（3KM，4KM）的常开触点。需注
意，前，后红（标）灯需要在机车运行的相反方向，所以前红灯和后退继电器（4KM）的常开触点配合使用，后红灯和前进继电器
（3KM）常开触点配合使用。前进，后退继电器（3KM，4KM）线圈的得电，失电则由前进后退继电器（23KD，24KD）常开触点控制。
前进后退继电器（23KD，24KD）则由司控器手柄控制。并且前进后退继电器（23KD，24KD）互锁控制。司控器控制的电路电源是由空
气开关4QA（400号线）经主从开关6触点，及钥匙开关继电器（1KD）的常开触点提供。
1.3机车运行总控电路
（1）自动空气开关
闭合机车自动空气开关1ZDK，蓄电池正端电流经自动空气开关1ZDK分两路供电，一路经启动马达电磁铁PS常开触点向启动马达供
电。一路经分流器RCD连接柴油机28V发电机G（柴油机启动后发电机运转，输出电压28V，高于蓄电池电压时，经分流器向蓄电池充电，
同时向机车用电设备供电。），同时向钥匙开关1KS，钥匙开关继电器1KD，电源接触器1KM，启动马达电磁铁PS线圈供电。
机车运行总控电路图如下：
（2）钥匙开关
闭合钥匙开关1KS，蓄电池经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，钥匙开关1KS向钥匙开关继电器1KD线圈供电，钥匙开关继电器1KD
常开触点吸合，蓄电池经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，钥匙开关继电器1KD常开触点向电源接触器1KM线圈供电，电源接触器1KM
常开触点吸合，蓄电池经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，电源接触器1KM常开触点向空气开关1QA-9QA供电.全车24V用电设备经空气
开关1QA-9QA取电。
（3）柴油机启动按钮
按下柴油机启动按钮1SB，蓄电池正电经线206向PLC的X32输入线圈供电。如满足PLC内部程序柴油机启动条件，则PLC的Y14输出线
圈得电，向柴油机启动继电器12KD供电。蓄电池正端经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，空气开关1QA线100向柴油机启动接触器2KM线
圈供电，柴油机启动接触器2KM常开触点吸合。蓄电池正端经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，柴油机启动接触器2KM常开触点向柴油
机启动马达电磁铁PS线圈供电，柴油机启动马达电磁铁PS常开触点吸合，内部拨叉动作，推动启动马达齿轮与柴油机齿轮啮合。蓄电池正
端经自动空气开关1ZDK，柴油机启动马达电磁铁PS常开触点向启动马达供电，马达转动带动柴油机转动。
JMY450内燃机车供电电源控制，PLC输入输出部分如下：
2、故障概况
2021年3月6号晚上9点过，成都地铁一号线红星路停车场工程车司机开JMY450内燃机车G0103牵引Pc2179平板车在D19-D21信号机间
时，机车突然屏显示装置GOT黑屏，机车自动紧急制动，无法动车。
3、故障原因及调查分析
经调查分析，故障原因为控制电路24V稳压电源模块故障，稳压电源输出异常，机车PLC与机车显示屏均无法正常工作，机车施加停
放制动，导致无法动车。更换控制电路24V稳压电源模块后故障恢复，经起机验证各项功能正常。（见图3）
图3 DC24V稳压电源
4、常见故障及处理
4.1机车不能换挡
故障现象：运行过程中不能换档
原因分析：机车换挡分为自动和手动。自动换挡是机车PLC根据柴油机转速和机车速度计算后自动输出。自动换挡出现此故障先检查
PLC的输入点X15（自动挡信号输入），柴油机转速X0，机车速度X1有无信号。无信号则检查1SA自动换档转换开关是否在自动位，接近
开关及导线是否有故障并排除；若PLC的输入点X15及转速，速度有信号，则检查PLC输出点对应的Y3，Y4或者Y5，Y6有无信号输出。有
信号输出则检查相应的风路压力及电磁阀。拆下操作风缸风管，有风，不能换挡，则检修操作风缸及换挡主控制阀；无风，则检查电磁阀
电路故障或者阀芯是否卡滞并处理。
手动换挡控制中，控制换挡的有PLC及电磁阀，操作风缸，主控制阀。首先检查手动信号是否输入PLC。没有则检查手动开关及导线
并处理，有则检查PLC输出及相应电磁阀。PLC及当电磁阀均工作正常时，检查控制风压是否正常。当风压正常时则检查操作风缸及主控制
阀。拆卸操作风缸，试风。操作风缸应动作灵活，不能有卡滞。
4.2机车不能换向
故障现象：机车不能换向
原因分析：机车起机后手柄在O位，换向手柄在前向或者后向，换挡开关在O位，机车已加载。这种情况存在较大的安全隐患。不能换
向，首先检查风压，电器系统的4QA空气开关，以及相应的继电器故障并修复。排除电器故障仍然不能换向，则应检查运行方向的操作风
缸及主控制阀有无卡滞。换向主控制阀卡滞的特点是：不论换向手柄在哪个位置，机车均在该方向均会加载。拆掉操作风缸安装螺栓，如
果机车卸载，说明操作风缸卡滞，处理操作风缸；如果机车仍然加载，观察主控制阀是否在加载位，若在加载位，说明换向主控制阀卡
滞，应停机拆卸换向主控制阀，处理卡滞的高点或者擦伤，并清洗恢复即可。
4.3故障现象：无润滑油。
原因分析及故障处理：润滑油起着润滑冷却齿轮和轴承的作用。润滑是否良好对轴承的寿命起着非常重要的作用。润滑不良会降低传
动箱工作寿命，严重会烧损轴承。根据传动箱润滑系统工作原理得知，机车发动机工作时，润滑油靠供油泵供给，当机车运行时，机车达
到一定速度，使惰行泵出口油压超过390kpa时，润滑油由惰行泵提供。在发动机起机后出现无润滑油报警时，应先检查传动箱油位，添加
传动油至规定位置。油位在规定位置仍无润滑油，则打开传动箱出油口处的放气阀，放掉传动箱内管路的空气，直到放出润滑油（较长时
间不能放出，应停止发动机，查出，避免传动箱缺油烧损）关闭即可。
5、结束语
如今PLC控制系统在内燃机车当中的运用愈发频繁，但在程序设计方面依旧存在不足的现象，不利于内燃机车的稳定运行。因此，作
为内燃机车设计人员，应了解当前内燃机车PLC控制系统中存在的问题，并积极对其进行优化。
参考文献：
[1]内燃机维护管理措施[J].李晓静.设备管理与维修.2019（04）
[2]内燃机车检修模式改革应对措施及探讨[J].王世伟.内燃机与配件.2019（02）
[3]某新型机车柴油机研发经济效益分析[J].李梦斐.内燃机与配件.2019（01）
2024年5月6日发(作者：拓跋若芳)
JMY450内燃机车PLC控制系统的分析与研究 潘振华
发布时间：2021-07-26T16:39:51.777Z 来源：《基层建设》2021年第14期 作者： 潘振华
[导读] 随着科学技术的快速发展，微机技术被广泛的应用到工业自动化和工业智能控制中。它的应用，使得系统工作更加高效，精准。而
内燃机车正是先进技术发展的产物
四川省成都市成都地铁运营有限公司 四川成都 610000
摘要：随着科学技术的快速发展，微机技术被广泛的应用到工业自动化和工业智能控制中。它的应用，使得系统工作更加高效，精
准。而内燃机车正是先进技术发展的产物，它主要用于地铁，电客车的调车和救援中，以此来提高机车运行效率，降低运营风险。PLC技
术的不断成熟为内燃机车逻辑控制改造提供了有利条件。本文以型号为JMY450的内燃机车为例，分析了内燃机车PLC控制系统的设计工
作，并提出了PLC控制系统清洁装置以及机车应急功能中的运用，以期提高JMY450内燃机车的运行效率。
关健词：内燃机车；PLC控制；分析与研究
引言
内燃机车是地铁运营及维护要用到的一种很重要的行车设备，在许多地铁系统的维护作业中都需要使用，例如：地铁列车、运输车
辆、无动力轨道车辆的牵引与调车；隧道内和车辆段内事故车辆的救援牵引作业；地铁供电设备施工和维修时工程车作为牵引动力的设
备；地铁正线货物运输及地铁工程维修等等。
1、内燃机车PLC控制系统的组成及工作原理
1.1内燃机车重要信号收集工作
PLC控制设备需要接收的关于内燃机车的重要信号有以下几种：PLC控制系统接收柴油机和传动箱等转速信号、发电信号、机车方向
控制信号、司机控制信号、各种开关信号以及各水温继电器、压力继电器，根据这些信号经过逻辑判断输出控制信号和安全保护信号，信
号放大后驱动执行元件。机车当前运行状态对司机而言极为重要，司机了解机车当前运行状态之后，可按照作业要求，调节机车当前的运
行状态。不仅如此，若数据显示异常，司机也可及时中断车辆操作，令车辆处于停运状态，以免机车处于带故障运行状态，既保证了设备
本身的安全，同时也保证了司机的人身安全。
1.2内燃机车辅助电路
（1）照明系统表头灯，司机室室顶灯，动力室灯，辅助室灯，司机室风扇，前后窗洗涤器，转向架灯，移动插座都从空气开关9QA取
电（900号线正电），经过琴键开关控制各照明灯具开关。灯具一端接地，一端接正电，琴键开关控制正电的通路。（2）前后大灯，前后
红白灯的控制都和机车的运行方向有关，因此这几个灯除琴键开关控制外，还串有前进，后退继电器（3KM，4KM）的常开触点。需注
意，前，后红（标）灯需要在机车运行的相反方向，所以前红灯和后退继电器（4KM）的常开触点配合使用，后红灯和前进继电器
（3KM）常开触点配合使用。前进，后退继电器（3KM，4KM）线圈的得电，失电则由前进后退继电器（23KD，24KD）常开触点控制。
前进后退继电器（23KD，24KD）则由司控器手柄控制。并且前进后退继电器（23KD，24KD）互锁控制。司控器控制的电路电源是由空
气开关4QA（400号线）经主从开关6触点，及钥匙开关继电器（1KD）的常开触点提供。
1.3机车运行总控电路
（1）自动空气开关
闭合机车自动空气开关1ZDK，蓄电池正端电流经自动空气开关1ZDK分两路供电，一路经启动马达电磁铁PS常开触点向启动马达供
电。一路经分流器RCD连接柴油机28V发电机G（柴油机启动后发电机运转，输出电压28V，高于蓄电池电压时，经分流器向蓄电池充电，
同时向机车用电设备供电。），同时向钥匙开关1KS，钥匙开关继电器1KD，电源接触器1KM，启动马达电磁铁PS线圈供电。
机车运行总控电路图如下：
（2）钥匙开关
闭合钥匙开关1KS，蓄电池经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，钥匙开关1KS向钥匙开关继电器1KD线圈供电，钥匙开关继电器1KD
常开触点吸合，蓄电池经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，钥匙开关继电器1KD常开触点向电源接触器1KM线圈供电，电源接触器1KM
常开触点吸合，蓄电池经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，电源接触器1KM常开触点向空气开关1QA-9QA供电.全车24V用电设备经空气
开关1QA-9QA取电。
（3）柴油机启动按钮
按下柴油机启动按钮1SB，蓄电池正电经线206向PLC的X32输入线圈供电。如满足PLC内部程序柴油机启动条件，则PLC的Y14输出线
圈得电，向柴油机启动继电器12KD供电。蓄电池正端经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，空气开关1QA线100向柴油机启动接触器2KM线
圈供电，柴油机启动接触器2KM常开触点吸合。蓄电池正端经自动空气开关1ZDK，分流器RCD，柴油机启动接触器2KM常开触点向柴油
机启动马达电磁铁PS线圈供电，柴油机启动马达电磁铁PS常开触点吸合，内部拨叉动作，推动启动马达齿轮与柴油机齿轮啮合。蓄电池正
端经自动空气开关1ZDK，柴油机启动马达电磁铁PS常开触点向启动马达供电，马达转动带动柴油机转动。
JMY450内燃机车供电电源控制，PLC输入输出部分如下：
2、故障概况
2021年3月6号晚上9点过，成都地铁一号线红星路停车场工程车司机开JMY450内燃机车G0103牵引Pc2179平板车在D19-D21信号机间
时，机车突然屏显示装置GOT黑屏，机车自动紧急制动，无法动车。
3、故障原因及调查分析
经调查分析，故障原因为控制电路24V稳压电源模块故障，稳压电源输出异常，机车PLC与机车显示屏均无法正常工作，机车施加停
放制动，导致无法动车。更换控制电路24V稳压电源模块后故障恢复，经起机验证各项功能正常。（见图3）
图3 DC24V稳压电源
4、常见故障及处理
4.1机车不能换挡
故障现象：运行过程中不能换档
原因分析：机车换挡分为自动和手动。自动换挡是机车PLC根据柴油机转速和机车速度计算后自动输出。自动换挡出现此故障先检查
PLC的输入点X15（自动挡信号输入），柴油机转速X0，机车速度X1有无信号。无信号则检查1SA自动换档转换开关是否在自动位，接近
开关及导线是否有故障并排除；若PLC的输入点X15及转速，速度有信号，则检查PLC输出点对应的Y3，Y4或者Y5，Y6有无信号输出。有
信号输出则检查相应的风路压力及电磁阀。拆下操作风缸风管，有风，不能换挡，则检修操作风缸及换挡主控制阀；无风，则检查电磁阀
电路故障或者阀芯是否卡滞并处理。
手动换挡控制中，控制换挡的有PLC及电磁阀，操作风缸，主控制阀。首先检查手动信号是否输入PLC。没有则检查手动开关及导线
并处理，有则检查PLC输出及相应电磁阀。PLC及当电磁阀均工作正常时，检查控制风压是否正常。当风压正常时则检查操作风缸及主控制
阀。拆卸操作风缸，试风。操作风缸应动作灵活，不能有卡滞。
4.2机车不能换向
故障现象：机车不能换向
原因分析：机车起机后手柄在O位，换向手柄在前向或者后向，换挡开关在O位，机车已加载。这种情况存在较大的安全隐患。不能换
向，首先检查风压，电器系统的4QA空气开关，以及相应的继电器故障并修复。排除电器故障仍然不能换向，则应检查运行方向的操作风
缸及主控制阀有无卡滞。换向主控制阀卡滞的特点是：不论换向手柄在哪个位置，机车均在该方向均会加载。拆掉操作风缸安装螺栓，如
果机车卸载，说明操作风缸卡滞，处理操作风缸；如果机车仍然加载，观察主控制阀是否在加载位，若在加载位，说明换向主控制阀卡
滞，应停机拆卸换向主控制阀，处理卡滞的高点或者擦伤，并清洗恢复即可。
4.3故障现象：无润滑油。
原因分析及故障处理：润滑油起着润滑冷却齿轮和轴承的作用。润滑是否良好对轴承的寿命起着非常重要的作用。润滑不良会降低传
动箱工作寿命，严重会烧损轴承。根据传动箱润滑系统工作原理得知，机车发动机工作时，润滑油靠供油泵供给，当机车运行时，机车达
到一定速度，使惰行泵出口油压超过390kpa时，润滑油由惰行泵提供。在发动机起机后出现无润滑油报警时，应先检查传动箱油位，添加
传动油至规定位置。油位在规定位置仍无润滑油，则打开传动箱出油口处的放气阀，放掉传动箱内管路的空气，直到放出润滑油（较长时
间不能放出，应停止发动机，查出，避免传动箱缺油烧损）关闭即可。
5、结束语
如今PLC控制系统在内燃机车当中的运用愈发频繁，但在程序设计方面依旧存在不足的现象，不利于内燃机车的稳定运行。因此，作
为内燃机车设计人员，应了解当前内燃机车PLC控制系统中存在的问题，并积极对其进行优化。
参考文献：
[1]内燃机维护管理措施[J].李晓静.设备管理与维修.2019（04）
[2]内燃机车检修模式改革应对措施及探讨[J].王世伟.内燃机与配件.2019（02）
[3]某新型机车柴油机研发经济效益分析[J].李梦斐.内燃机与配件.2019（01）