基于PLC的CDC-16道岔搗固車電氣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

劉新偉

（武漢大型養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)用檢修段，湖北 武漢 430012）

基于PLC的CDC-16道岔搗固車電氣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

劉新偉

（武漢大型養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)用檢修段，湖北 武漢 430012）

養(yǎng)路機(jī)械化，是實(shí)現(xiàn)鐵路線路維修養(yǎng)護(hù)現(xiàn)代化、保證鐵路不間斷運(yùn)輸和行車安全的重要技術(shù)手段。為適應(yīng)鐵路快速、重載以及軌道結(jié)構(gòu)重型化的技術(shù)發(fā)展要求，大型養(yǎng)路機(jī)械需要跟上時(shí)代步伐，完成產(chǎn)品升級(jí)改造，加快具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的研發(fā)，加快新產(chǎn)品開發(fā)速度，發(fā)展核心技術(shù)，達(dá)到作業(yè)車安全隱患提前發(fā)現(xiàn)、作業(yè)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控、設(shè)備故障快速處理的能力，滿足線路養(yǎng)護(hù)施工安全正點(diǎn)開通要求。

道岔搗固車；PLC；網(wǎng)絡(luò)控制

1 CDC-16道岔搗固車原電氣控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

CDC-16道岔搗固車原電氣控制系統(tǒng)，主要以控制主機(jī)板EK-503P為核心，下面簡(jiǎn)稱EK-503P控制系統(tǒng)，主機(jī)板通過地址總線、數(shù)據(jù)線和控制總線與輸入/輸出板、定時(shí)器板交換信息。從這些板的信號(hào)獲取搗固車作業(yè)系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，按照固化在板內(nèi)程序存儲(chǔ)器的作業(yè)，在邏圈以兩塊功率輸出板（EK-554P）為外圍組成的一套邏輯控制系統(tǒng)?？刂浦鳈C(jī)板通過輸入/輸出板的輸入端檢測(cè)搗固車作業(yè)系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，經(jīng)過邏輯運(yùn)算后，結(jié)果送至各輸入/輸出扳的輸出端，控制作業(yè)系統(tǒng)相應(yīng)部件。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果一個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器的所有觸點(diǎn)（常開或常閉）不論在繼電器線路的哪個(gè)位置，都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作，該控制系統(tǒng)存在以下不足：①各子系統(tǒng)的監(jiān)視部分都使用模擬儀表或數(shù)字顯示器或指示及報(bào)警燈，監(jiān)視儀表、指示及報(bào)警燈安裝位置分散，模擬儀表信號(hào)僅用作顯示而未進(jìn)入過程控制，難以進(jìn)行集中實(shí)時(shí)監(jiān)控；②作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)中各I/O信號(hào)的接線方式均為“終端的傳統(tǒng)接線方式，集中控制模式使得作業(yè)主控制柜體積較大，I/O信號(hào)傳統(tǒng)的接線方式，使作業(yè)主控制柜中有大量連接電纜，使斷點(diǎn)和接點(diǎn)增加而增加故障點(diǎn)，讓檢修和維護(hù)變得復(fù)雜；③軌道參數(shù)記錄系統(tǒng)為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，與微機(jī)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沒有通訊和數(shù)據(jù)交換。針對(duì)上面列舉的不足，有必要設(shè)計(jì)一種新型電氣控制系統(tǒng)，解決上述存在的問題。

2 道岔搗固車新型電氣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

道岔搗固車電氣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，是基于西門子S7-300系列PLC及工業(yè)以太網(wǎng)組成。PLC作為繼電器控制盤的代替物，其核心為計(jì)算機(jī)芯片，因此與繼電器控制邏輯的工作原理有很大差別。與EK-503P控制系統(tǒng)的相比，PLC的CPU可以采用順序逐條地掃描用戶程序運(yùn)行的方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。這在很大程度上避免了程控的混亂，可以加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（1）道岔搗固車電氣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，基于西門子S7-300系列PLC及工業(yè)以太網(wǎng)的CDC-16道岔搗固車電氣制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由1個(gè)PLC主站、6個(gè)作業(yè)子站、5臺(tái)人機(jī)交互機(jī)（HMI）、1臺(tái)線路參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)、2個(gè)交換機(jī)、1個(gè)安全網(wǎng)關(guān)及眾多外圍電氣設(shè)備（傳感器、開關(guān)、電磁閥）等組成，它分為兩層：監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)控制層。

（2）道岔搗固車電氣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)工作基本原理。①CPU模塊，型號(hào)CPU317-2DP/PN，主要是為了進(jìn)行信號(hào)的收集，可以依據(jù)編制的程序進(jìn)行執(zhí)行。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)中含有微處理器以及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，所以能夠依據(jù)不同的程序以及數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，完成任務(wù)；②分布式I/O，包含IM153接口模塊，SM321數(shù)字量輸入模塊、SM322數(shù)字量輸出模塊、SM331模擬量輸入模塊、SM332模擬量輸出模塊、SM334和SM335模擬量輸入/輸出模塊。采集各種按鈕、電位器、傳感器、開關(guān)等設(shè)備的輸入信號(hào)，而后將處理過的信號(hào)輸出到電磁閥、伺服閥、燈、接觸器；③電源結(jié)構(gòu)，可以將24V的直流電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的5V直流電壓，為背板總線提供5V的直流電；④PROFIBUS-DP及以太網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于遠(yuǎn)程界面以及計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的通信，能夠把信號(hào)進(jìn)行傳遞完成處理；⑤編程模塊，通過軟件，實(shí)現(xiàn)操作與監(jiān)控、報(bào)警信息等數(shù)據(jù)采集記錄、故障全面診斷功能；⑥利用安全網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)與作業(yè)車控制系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)的互聯(lián)，采用3G無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送工程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（3）道岔搗固車電氣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。①PLC的輸入/輸出系統(tǒng)功能完善、互換性大、兼容性高、容量大、性能可靠，適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量或模擬信號(hào)的輸出與輸入；②模擬化結(jié)構(gòu)，硬件、軟件開發(fā)方便。PLC的硬件結(jié)構(gòu)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，適應(yīng)大小規(guī)模不同、功能復(fù)雜程度及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境各異的各種控制要求，硬件系統(tǒng)安裝方便，接線簡(jiǎn)單，連接可靠，所以PLC控制代替EK-503P非常便捷；③PLC操作方便，維護(hù)、改造容易。PLC的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀地反映現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)，以及對(duì)系統(tǒng)各個(gè)狀態(tài)均有醒目的指示，有利于運(yùn)行及維護(hù)人員監(jiān)視系統(tǒng)的工作狀態(tài)，可以方便地調(diào)整系統(tǒng)的編程和組態(tài)；④性能穩(wěn)定、可靠性高。PLC產(chǎn)品有其嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保PLC在惡劣的工作環(huán)境下的正常運(yùn)行；⑤PLC技術(shù)成熟，有專門的教科書，面向大眾化，容易學(xué)習(xí)了解。它具有較高的性能價(jià)格比，它的引入能降低搗固車系列產(chǎn)品生產(chǎn)成本的支出，能給用戶和制造廠家?guī)砻黠@的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)束語

西門子PLC可以通過以太網(wǎng)將自動(dòng)化系統(tǒng)連接到企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)、外部互聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)管理網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)共享。以太網(wǎng)的靈活性好，現(xiàn)有的設(shè)備可以不受影響地?cái)U(kuò)展，可以通過無線電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換。工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)量較大、傳輸距離較遠(yuǎn)、傳輸速率快，可以適應(yīng)環(huán)境惡劣和抗干擾要求高的工業(yè)場(chǎng)合。鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械產(chǎn)品電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路也跟上科技發(fā)展的步伐，采用新的設(shè)計(jì)理念和目前世界上比較先進(jìn)的控制技術(shù)將成為主要趨勢(shì)。

［1］鐵路職工崗位培訓(xùn)教材編審委員會(huì).大型線路機(jī)械司機(jī)（搗固車基本知識(shí)部分）［M］.北京：中國鐵道出版社，2014.

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1671-3818（2016）10-0100-01