适用高速铁路轨道板水养自动恒温控制系统及其应用的制作方法

本发明涉及一种适用高速铁路轨道板水养自动恒温控制系统及其应用，属于轨道板加工生产
技术领域：
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背景技术：
：水养护在轨道板制作过程中也是一个必不可少的重要环节，冬季施工中，由于外界环境温度下降，水养池的水温很难保证在10℃，影响轨道板最终的质量，必须进行水养池加热恒温操作，保证轨道板质量。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种适用高速铁路轨道板水养自动恒温控制系统及其应用，通过恒温控制系统保证轨道板水养温度，保证工艺参数要求，达到养护效果。为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：适用高速铁路轨道板水养自动恒温控制系统，包括若干组水养池单元，每组水养池单元中包括池体，池体内安装有蒸汽加热管，蒸汽加热管上设有蒸汽截止阀，池体设置一个电动球阀，电动球阀进气端连接蒸汽截止阀，蒸汽加热管通过温度控制系统控制温度，按水养规则设置水温温度范围，确保水温恒定在一个范围，时间和温度均可更改，以适应不同的工艺参数要求，达到养护效果。温度控制系统由一台工控机和两套plc系统组成，两套plc系统分别控制两个水养区域。该系统应分为两种控制模式：远程控制模式和本地控制模式。远程控制模式接收来自中控的启动信号后自动启动运行，并自动更新自己的状态区数据、本地数据库和中控数据库；本地控制模式由本工位电控箱启动运行，并更新自己的状态区数据、本地数据库和中控数据库，本地控制模式具有自动和手动两种控制方式，平板电脑将水养数据推送到中控数据库中，且本地留有水养数据备份。轨道板水养自动恒温控制系统通过温度控制系统监控水养池的温度，根据水池温度进行智能控制，保证水养池的使用温度；控制器依据养水池内水温度及养护规则设定的温度曲线，按照pid控制模式，自动调节加热阀门控制水池温度。为了便于现场的实时监控和操作，控制系统安装有一台触摸式液晶显示屏，现场也可以随时调整和观察数据，同时可以与蒸养系统的中央管理系统通讯，进行远程的数据监测、程序控制，并对历史测量数据记录、储存、打印输出，达到单元内蒸养系统的整体管理。pid运算控制的专用指令，于取样时间到达后的该次扫描才执行pid运算动作；pid表示“比例、积分和微分”，控制过程如下：步骤一，s1：目标值(sv)，s2：现在值(pv)，16位指令s3～s3+19、32位指令s3～s3+20：参数全部设定完成后开始执行pid指令，其结果暂存于d当中；d的内容为指定无停电保持功能的数据寄存器区域，若要指定具停电保持的数据寄存器区域，将程序开头加入将该停电保持区域的数据寄存器作初始化清除为0。步骤二，pid计算公式：当s3+4控制模式选择为k0，k1，k2及k5。pid的运算分成自动，正向动作，逆向动作3种，正向动作和逆向动作由s3+4的内容来指定，与pid运算有相关的设定值也是由s3～s3+5所指定的寄存器来设定。pid的表达式：其中pv(t)s表示pv(t)的微分值，以表示e(t)的积分值，当动作方向选择正向或逆向动作时，当e(t)值小于等于0，则被视为0。动作方向pid演算方式正向动作、自动e(t)＝sv(t)-pv(t)逆向动作e(t)＝pv(t)-sv(t)s表示微分的动作，其动作定义为现在pv值减去前次pv值后，再除以取样时间的动作；另外1/s表示积分的动作，其动作定义为前次积分值加上这次偏差量乘以取样时间的值；g(s)表示受控装置。s3+4为k0～k2，k5的控制方块：采用监看测定值(pv)的微分状况，当测定值(pv)变化量过大时，则本指令将会降低输出值(mv)的输出。其中，mv：输出值kp：比例增益e(t)：偏差量pv：测定值sv：目标值kd：微分增益pv(t)s：pv(t)t的微分值ki：积分增益et：e(t)的积分值步骤三：当s3+4控制模式选择为k3及k4时，温度控制表达式将为其中偏差量固定为e(t)＝sv(t)-pv(t)1/ki及1/kp的符号分别表示除以ki及除以kp的功能，由于此控制方块为温度控制专用之pid指令，需搭配gpwm指令一起使用。当取样时间(ts)设定为4秒(k400)时，则表示输出值(mv)的输出范围为k0～k4000之间，并且搭配的gpwm指令的周期时间设定值设为4秒(k4000)。在控制温度的环境下调整各项参数时，先选择k3自动调整功能，等到指令内部调整完毕后，功能选择自动会设定为k4，再依控制结果修改成更佳的参数。调整kp、ki及kd三个主要参数时(s3+4为k0～k2，k5)，先调整kp值，而ki及kd值先设定为0，调整到可控制时，再依序由小到大调整ki值、由小到大及kd值。本发明带来的有益效果为：轨道板水养自动恒温控制系统减少轨道板与外界的环境接触，创造一个适宜的养护环境，减少热量的损失；温度控制系统使得蒸汽加热管道具有足够的热功率。附图说明图1为轨道板水养自动恒温控制系统原理示意图。图2为s3+4为k0～k2，k5的控制方块示意图。图3为s3+4为k3，k4的控制方块示意图。具体实施方式如图1所示，适用高速铁路轨道板水养自动恒温控制系统，包括若干组水养池单元，每组水养池单元中包括池体1，池体内安装有蒸汽加热管2，蒸汽加热管2上设有蒸汽截止阀3，池体1设置一个电动球阀4，电动球阀4进气端连接蒸汽截止阀3，蒸汽加热管2通过温度控制系统5控制温度，按水养规则设置水温温度范围，确保水温恒定在一个范围，时间和温度均可更改，以适应不同的工艺参数要求，达到养护效果。温度控制系统由一台工控机和两套plc系统组成，两套plc系统分别控制两个水养区域。该系统应分为两种控制模式：远程控制模式和本地控制模式。远程控制模式接收来自中控的启动信号后自动启动运行，并自动更新自己的状态区数据、本地数据库和中控数据库；本地控制模式由本工位电控箱启动运行，并更新自己的状态区数据、本地数据库和中控数据库，本地控制模式具有自动和手动两种控制方式，平板电脑将水养数据推送到中控数据库中，且本地留有水养数据备份。轨道板水养自动恒温控制系统通过温度控制系统监控水养池的温度，根据水池温度进行智能控制，保证水养池的使用温度；控制器依据养水池内水温度及养护规则设定的温度曲线，按照pid控制模式，自动调节加热阀门控制水池温度。为了便于现场的实时监控和操作，控制系统安装有一台触摸式液晶显示屏，现场也可以随时调整和观察数据，同时可以与蒸养系统的中央管理系统通讯，进行远程的数据监测、程序控制，并对历史测量数据记录、储存、打印输出，达到单元内蒸养系统的整体管理。pid运算控制的专用指令，于取样时间到达后的该次扫描才执行pid运算动作；pid表示“比例、积分和微分”，控制过程如下：步骤一，s1：目标值(sv)，s2：现在值(pv)，16位指令s3～s3+19、32位指令s3～s3+20：参数全部设定完成后开始执行pid指令，其结果暂存于d当中；d的内容为指定无停电保持功能的数据寄存器区域，若要指定具停电保持的数据寄存器区域，将程序开头加入将该停电保持区域的数据寄存器作初始化清除为0。步骤二，pid计算公式：当s3+4控制模式选择为k0，k1，k2及k5。pid的运算分成自动，正向动作，逆向动作3种，正向动作和逆向动作由s3+4的内容来指定，与pid运算有相关的设定值也是由s3～s3+5所指定的寄存器来设定。pid的表达式：其中pv(t)s表示pv(t)的微分值，以表示e(t)的积分值，当动作方向选择正向或逆向动作时，当e(t)值小于等于0，则被视为0。动作方向pid演算方式正向动作、自动e(t)＝sv(t)-pv(t)逆向动作e(t)＝pv(t)-sv(t)如图2所示，s表示微分的动作，其动作定义为现在pv值减去前次pv值后，再除以取样时间之动作；另外1/s表示积分的动作，其动作定义为前次积分值加上这次偏差量乘以取样时间的值；g(s)表示受控装置。s3+4为k0～k2，k5的控制方块：采用监看测定值(pv)的微分状况，当测定值(pv)变化量过大时，则本指令将会降低输出值(mv)的输出。其中，mv：输出值kp：比例增益e(t)：偏差量pv：测定值sv：目标值kd：微分增益pv(t)s：pv(t)t的微分值ki：积分增益et：e(t)的积分值步骤三：当s3+4控制模式选择为k3及k4时，温度控制专用功能之公式介绍：表达式将改为其中偏差量固定为e(t)＝sv(t)-pv(t)如图3所示的控制方块图：1/ki及1/kp的符号分别表示除以ki及除以kp的功能，由于此控制方块为温度控制专用之pid指令，需搭配gpwm指令一起使用。当取样时间(ts)设定为4秒(k400)时，则表示输出值(mv)的输出范围为k0～k4000之间，并且搭配的gpwm指令的周期时间设定值也设为4秒(k4000)。在控制温度的环境下调整各项参数时，先选择k3自动调整功能，等到指令内部调整完毕后，功能选择自动会设定为k4，再依控制结果修改成更佳的参数。调整kp、ki及kd三个主要参数时(s3+4为k0～k2，k5)，先调整kp值，而ki及kd值先设定为0，调整到可控制时，再依序由小到大调整ki值、由小到大及kd值。以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。当前第1页12