現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在鐵路低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用

洪光

摘要：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是電子儀表儀器計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展成果是工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展需要與必然，它的出現(xiàn)大大減少了故障延時(shí)，有效地提高了配電管理的自動(dòng)化水平，本文就現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在鐵路低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線 駝峰調(diào)速系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)特點(diǎn)是控制功能由過(guò)去的控制室設(shè)備變?yōu)橹悄墁F(xiàn)場(chǎng)儀表來(lái)承擔(dān)，控制功能分散化，全數(shù)字化，就有可能組成大型的開(kāi)放式控制系統(tǒng)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從最高決策到最低設(shè)備層的綜合管理和控制?，F(xiàn)場(chǎng)總線的有關(guān)規(guī)范一經(jīng)國(guó)際公認(rèn)，通過(guò)功能模塊參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，用戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的互操作，擇優(yōu)集成。新的鐵路信號(hào)系統(tǒng)必須與鐵路通信系統(tǒng)整合為一體化的信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，提升各種信息的交互速度，滿足各種調(diào)度指揮和行車(chē)控制的要求，并向其他需要數(shù)據(jù)的部門(mén)提供原始數(shù)據(jù)。

1.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一部分，并取得了巨大進(jìn)步。首先是計(jì)算機(jī)集中采集控制的大系統(tǒng)的發(fā)展。但由于對(duì)系統(tǒng)可靠性和靈活性的要求，出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)。典型的集散控制系統(tǒng)一般由現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備、集中的主計(jì)算機(jī)設(shè)備及通訊設(shè)備組成。在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域內(nèi)，長(zhǎng)期以來(lái)使用的是RS-232和CCFTTV.24通訊標(biāo)準(zhǔn)，盡管它們被長(zhǎng)期使用，但卻是一種低數(shù)據(jù)傳輸速率和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)能力支持更高層次的計(jì)算機(jī)之間的功能操作。同時(shí)在復(fù)雜或大規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)合，如工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制或生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域中需要使用大量的傳感器、執(zhí)行器和控制器等，它們通常分布在非常廣的范圍內(nèi)，所以在最低層次上確實(shí)需要一種造價(jià)低、可靠性高的適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境使用的通訊系統(tǒng)，這就是現(xiàn)場(chǎng)總線。

2.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用

LonWorks網(wǎng)上的每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為L(zhǎng)ON節(jié)點(diǎn)或LonWorks智能設(shè)備，它包括一片神經(jīng)元（Neuron）芯片、收發(fā)器、I/O網(wǎng)絡(luò)通信端口及電源等功能塊，LonWorks網(wǎng)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)通過(guò)收發(fā)器接入網(wǎng)絡(luò)總線。在鐵路信號(hào)控制中，車(chē)站信號(hào)控制系統(tǒng)是保障行車(chē)安全，提高運(yùn)輸效率的最重要設(shè)備之一。根據(jù)運(yùn)輸自動(dòng)化方面要求，車(chē)站信號(hào)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)正逐步向綜合化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化方向發(fā)展。而傳統(tǒng)的繼電聯(lián)鎖信號(hào)控制系統(tǒng)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。即使是新一代車(chē)站信號(hào)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，大部分總線是不開(kāi)放的、互用性差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制的標(biāo)準(zhǔn)化。因此，隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷發(fā)展，基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在車(chē)站信號(hào)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的應(yīng)用也應(yīng)運(yùn)而生。微機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)為了真實(shí)地模擬車(chē)站信號(hào)實(shí)際操作，除設(shè)置有控制臺(tái)分機(jī)和聯(lián)鎖分機(jī)外，還設(shè)置了站場(chǎng)分機(jī)和實(shí)際控制單元。微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的室外信號(hào)設(shè)備控制和監(jiān)控對(duì)象主要是信號(hào)機(jī)、道岔轉(zhuǎn)撤機(jī)和軌道電路等，由少量的控制繼電器控制。對(duì)這部分繼電器的控制接口電路有輸出控制、輸入控制和狀態(tài)輸出等模塊。這些模塊與站場(chǎng)分機(jī)（PC機(jī)）的通信，現(xiàn)在改用LON網(wǎng)串行通信方式實(shí)現(xiàn)，與原來(lái)采用并行通信方式比較，接線簡(jiǎn)單、可靠性高。所以，在該系統(tǒng)硬件接口中，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的LON控制節(jié)點(diǎn)有狀態(tài)輸入節(jié)點(diǎn)、輸出控制節(jié)點(diǎn)和狀態(tài)輸出節(jié)點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)總線軟件模塊按控制節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，相對(duì)應(yīng)的有控制輸出模塊、動(dòng)態(tài)輸出檢測(cè)模塊、狀態(tài)采集模塊。整個(gè)模塊建立了三對(duì)網(wǎng)絡(luò)變量（用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的一種方式）之間的連接和一對(duì)主機(jī)（PC機(jī)）與LON總線上的網(wǎng)絡(luò)變量的連接。其中nvo_fbstatus_nvi_fbstatus一對(duì)網(wǎng)絡(luò)變量作為控制輸出模塊與狀態(tài)采集模塊之間的連接，用作傳遞狀態(tài)采集數(shù)據(jù)；nvo_req_nvi_req為動(dòng)態(tài)輸出檢測(cè)模塊與狀態(tài)采集模塊之間的連接，用作傳遞要求查詢(xún)的端口位數(shù)據(jù)，而nvi_sync_nvo_sync連接表示狀態(tài)輸出硬件打開(kāi)相應(yīng)檢測(cè)位。站場(chǎng)分機(jī)（PC機(jī)）與LON總線節(jié)點(diǎn)之間采用DDE（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換）的通信方式，主機(jī)DDESERVER運(yùn)行過(guò)程中可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安裝后生成的數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)，不斷的查詢(xún)LON總線上的網(wǎng)絡(luò)變量當(dāng)前值，并且根據(jù)站場(chǎng)分機(jī)軟件程序連接要求進(jìn)行反饋，同時(shí)站場(chǎng)分機(jī)軟件程序也可以通過(guò)DDESERVER來(lái)修改LON總線上相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)變量。研究結(jié)果與實(shí)踐證明現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不僅可用于車(chē)站信號(hào)微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，甚至在整個(gè)鐵路信號(hào)系統(tǒng)中都具有廣泛的應(yīng)用前景。

3.用運(yùn)實(shí)效分析

綜上所述，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)由于本身的技術(shù)特點(diǎn)，所構(gòu)成的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是新一代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，被稱(chēng)為第五代控制系統(tǒng)，成為當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循對(duì)原系統(tǒng)無(wú)擾原則，立足實(shí)際配電室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，技術(shù)先進(jìn)，投資少，見(jiàn)效快，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便，極有針對(duì)性的解決了原配電室的問(wèn)題，提高了供電質(zhì)量。同時(shí)大幅度提高配電室的綜合管理水平，實(shí)現(xiàn)減員增效。實(shí)踐表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)表明，該系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵路站臺(tái)所有低壓開(kāi)關(guān)的分合閘狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，故障跳閘狀態(tài)報(bào)警及低壓供電電壓、電流、功率、電度監(jiān)測(cè)，以及變壓器超溫報(bào)警。同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)附近樓配電室的環(huán)境溫、濕度的檢測(cè)及煙霧報(bào)警，以及非法侵入的報(bào)警。該項(xiàng)目立足舊設(shè)備改造，把目前國(guó)際上先進(jìn)的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用到低壓開(kāi)關(guān)柜，使得非智能的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了智能化的管理，明顯提高了我國(guó)配電室的微機(jī)化管理水平。