基于PLC和組態(tài)的地鐵運行位置監(jiān)控系統(tǒng)

高天宇 陳玉玲

【摘要】基于PLC和組態(tài)的地鐵運行位置監(jiān)控系統(tǒng)，該論文首先進行了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后進行系統(tǒng)硬件電路I/O口分配設(shè)計，并設(shè)計MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。其中硬件部分采用PLC作為核心來進行控制，實現(xiàn)地鐵的自動化運行。監(jiān)控軟件部分采用了MCGS組態(tài)軟件來監(jiān)控地鐵的運行位置并進行系統(tǒng)仿真，同時與PLC實驗臺進行鏈接，顯示監(jiān)控數(shù)據(jù)，最終達到監(jiān)控地鐵運行位置的模擬功能。

【關(guān)鍵詞】地鐵運行;智能化控制;出行安全

隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及城市人口增長，帶給我國很多城市的是道路擁擠，交通堵塞，每天的早晚高峰出行相當不便利，道路的擁擠也成為了政府和老百姓的困擾，但是中國的大城市普遍存在人多地少的問題，大量的修建公路顯然不現(xiàn)實。所以軌道交通的出現(xiàn)不僅不占用城市用地，也將一部分人流從地上分流去了地下，大大緩解了道路擁擠的問題，也提高了人們出行的效率，并且軌道交通運輸能力超越其他所有公共交通的運輸能力，其次是污染少，相比于汽車這種傳統(tǒng)交通工具來說，軌道交通可以說是更加環(huán)保。

為了實現(xiàn)控制的精準度，選擇工作可靠性高的 PLC應(yīng)用于地鐵的控制系統(tǒng)，因為地鐵不僅要保證人們的出行便利，也要保證出行安全，一旦出現(xiàn)問題，可以及時通過修改控制程序解決問題。

1. 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

當列車經(jīng)過某一區(qū)段時，軌道旁的繼電器由于失磁落下，通過繼電器柜的開關(guān)傳遞給PLC輸入信號，PLC的工作原理為“順序掃描，不斷循環(huán)”，這樣當掃描到輸入信號時，輸出口允許輸出，通過通信接口與計算機交換信息，上位計算機收集到PLC傳達的輸出信號，在計算機中實時監(jiān)控列車的位置與速度信息，再通過組態(tài)軟件將計算機的信息更直觀的用動畫的形式仿真出來。整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2. 系統(tǒng)硬件I/O分配設(shè)計

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要采用PLC的硬件結(jié)構(gòu)、軌旁設(shè)備以及各類開關(guān)和顯示燈，軌旁設(shè)備包括道岔、軌道電路、信號燈。其中應(yīng)用到的軌道電路是由鋼軌線路和鋼軌絕緣構(gòu)成的電路，用于自動、連續(xù)檢測這段線路是否被機車車輛占用。當閉塞區(qū)間內(nèi)無列車行駛時，電流會從電源經(jīng)由軌道流經(jīng)繼電器，并使其激磁帶動接點，接通綠燈之電路（表示當前區(qū)間無列車通行）。當有列車駛?cè)腴]塞區(qū)間時，電流改行經(jīng)列車車軸，并不會流經(jīng)繼電器，繼電器因失去電流而失磁，接點接通紅燈之電路（表示當前區(qū)間有列車通行）。假若軌道斷裂，軌道電路因此阻斷，造成繼電器失磁，同樣的信號機亦會顯示險阻禁行的訊息，仍可保障列車行駛安全。

硬件部分由PLC作為核心控制整體，由軌道電路檢測列車的運行方向以及位置，通過繼電器閉合與按鈕開關(guān)作為輸入，上位計算機收集當前信息以及用信號燈作為輸出顯示反饋給外部。系統(tǒng)硬件I/O口分配如圖2所示。

根據(jù)所設(shè)計的控制系統(tǒng)，對輸入輸出I/O口所進行分配，分配結(jié)果，如表2.1與表2.2所示。

3. MCGS監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

MCGS組態(tài)軟件是北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司研發(fā)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制。通過主程序控制來模擬地鐵運行，監(jiān)控11號線的當前列車位置，當列車經(jīng)過道岔時，繼電器失磁落下作為輸入信號，輸出端連接各個站點的名稱，實時顯示在計算機中。

按下開始按鈕，系統(tǒng)啟動;

列車1從始發(fā)站出發(fā)，每次經(jīng)過繼電器時繼電器落下，表示有車經(jīng)過，當經(jīng)過站點時，指示燈輸出信號，表示列車到達該站點;當列車1駛出一段距離，列車2從始發(fā)站出發(fā)，始終保持勻速，控制與前車的距離保持在兩個站點的位置;當列車2駛出兩個站點時，列車3從始發(fā)站出發(fā)，三輛車之間的距離始終保持在安全距離內(nèi)。當列車2速度提升，越來越靠近列車1，當兩輛列車之間的距離小于安全距離時，報警指示燈亮起同時切斷電源使列車減速或停止，站點指示燈提供當前三輛列車的位置：當列車未到達站點時，指示燈為綠色;當列車正在向該站點行駛，指示燈為綠色閃爍;當列車從該站點離開，指示燈顯示紅色。MCGS監(jiān)控系統(tǒng)如圖3所示。

4. 結(jié)語

該文根據(jù)地鐵的運行安全問題，采用S7-1200型PLC控制器設(shè)計了基于PLC的地鐵的運行監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過模擬運行統(tǒng)計分析，MCGS監(jiān)控系統(tǒng)運行效果較好，能實現(xiàn)與PLC的通信，能達到監(jiān)控的效果。

參考文獻：

[1]趙紅軍.淺談我國城市軌道交通現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].城市交通，2005，3（4）：39-43.

[2]施仲衡.城市軌道交通技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略探討[J].都市快軌交通，2004，7（4）：4-8.

[3]周石強，郭強，朱濤，劉旭東.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的分析研究[J].中華民居（下旬刊），2014（01）：199+201.

作者簡介：高天宇：吉林省四平市人，研究方向：自動控制。陳玉玲（通訊作者）遼寧省凌源市人，碩士研究生，研究方向：信號處理。