基于PPC、PLC及現場(chǎng)總線(xiàn)的鐵路大型養路機械電氣控制系統

　　3系統要求

　　針對上面列舉的不足，有必要設計一種新的電氣控制系統，它應滿(mǎn)足以下要求。

　　3.1基本要求

　　新的大型養路機械電氣控制系統應具有統一的顯示、指示及報警，具有過(guò)程控制功能;具有較高的可靠性和穩定性，具有較好的抗振性能、抗沖擊性能、防塵性能，能經(jīng)受高溫、高濕的環(huán)境。

　　3.2具體要求

　　新的鐵路大型養路機械電氣控制系統主要針對柴油機監視控制子系統、高速走行監視控制子系統、作業(yè)監視控制子系統進(jìn)行重新設計，而對于整車(chē)電源子系統和輔助設備子系統，它們都是點(diǎn)對點(diǎn)的簡(jiǎn)單控制，不作重新設計。下面詳細介紹這三個(gè)子系統的各種輸入輸出信號。

　　3.2.1柴油機監視控制子系統

　　3.2.1.1柴油機監視部分

　　輸入DI信號：油壓開(kāi)關(guān)信號、缸蓋溫度(水溫)開(kāi)關(guān)信號、空氣濾清器開(kāi)關(guān)信號、直流發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)開(kāi)關(guān)信號等;輸入AI信號：轉速傳感器信號、油壓傳感器信號、缸蓋溫度(水溫)傳感器信號、電瓶電壓信號、柴油油位傳感器信號等;輸出DO信號：預熱指示信號等;

　　3.2.1.2柴油機控制部分

　　輸入DI信號：怠速位感應開(kāi)關(guān)信號、高速走行位感應開(kāi)關(guān)信號、作業(yè)位感應開(kāi)關(guān)信號等。

　　輸出DO信號：油門(mén)電機驅動(dòng)信號等;

　　3.2.2高速走行監視控制子系統(靜液壓傳動(dòng)模式)

　　3.2.2.1高速走行監視部分

　　輸入DI信號：各軸掛、脫擋感應開(kāi)關(guān)信號等;輸入AI信號：速度—里程傳感器信號等;

　　3.2.2.2高速走行控制部分

　　輸入DI信號：掛擋開(kāi)關(guān)信號，點(diǎn)動(dòng)掛擋開(kāi)關(guān)信號，向前、向后走行開(kāi)關(guān)信號，走行手柄位置信號等。

　　輸入AI信號：走行手柄電位器信號等。

　　輸出DO信號：向前、向后閥驅動(dòng)信號，掛擋閥驅動(dòng)信號等。

　　輸出AO信號：走行泵比例閥驅動(dòng)信號等。

　　3.2.3作業(yè)監視控制子系統(以新型穩定車(chē)為例)

　　輸入DI信號：各種開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、感應開(kāi)關(guān)信號共125個(gè);輸入AI信號：左、右抄平傳感器信號，前、后電子擺信號，正矢傳感器信號，測量輪信號，加速度傳感器信號，振頻傳感器信號共7個(gè);輸出DO信號：各種開(kāi)關(guān)電磁閥驅動(dòng)信號共82個(gè);輸出AO信號：比例電磁閥驅動(dòng)信號共4個(gè)。

　　4系統設計

　　4.1 INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)簡(jiǎn)介

　　INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)于1984年推出，其主要技術(shù)開(kāi)發(fā)者為德國的Phoenix Contact公司。INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)采用非常獨特的集總幀傳輸協(xié)議，有效數據傳輸率高達52%，具備強大的故障診斷功能;采用雙絞線(xiàn)無(wú)中繼器傳輸距離長(cháng)達12.8公里;單主站可連接最多達255個(gè)從站;掃描8192個(gè)I/O點(diǎn)的時(shí)間僅為7.8毫秒(500Kbps)。由于該總線(xiàn)的快速發(fā)展和廣泛使用，INTERBUS已先后成為DIN19258德國標準、EN50254歐洲標準、IEC61158現場(chǎng)總線(xiàn)國際標準和中國機械工業(yè)標準JB/T 10308.8所規定的標準現場(chǎng)總線(xiàn)。INTERBUS在全球有1000多家總線(xiàn)設備生產(chǎn)商，提供多達2500種產(chǎn)品。到目前為止，INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)在世界各地的節點(diǎn)安裝突破750萬(wàn)，在各種現場(chǎng)總線(xiàn)中名列第二。

　　今天，作為現場(chǎng)總線(xiàn)、PC-Based、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的先導，菲尼克斯又率先提出了Fieldbus+Ethernet這一新型自動(dòng)化方案，構造了完善的工業(yè)企業(yè)管理控制網(wǎng)絡(luò )。

　　INTERBUS總線(xiàn)包括遠程總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和本地總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，兩種網(wǎng)絡(luò )傳送相同的信號但電平不同。遠程總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )用于遠距離數據傳送，采用RS-485傳輸，遠程網(wǎng)絡(luò )采用全雙工方式進(jìn)行通訊，通訊速率為500kb/s.本地總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連

　　接到遠程網(wǎng)絡(luò )上，網(wǎng)絡(luò )上的總線(xiàn)終端BT(BUSTerminal)上的BK模塊負責將遠程網(wǎng)絡(luò )數據轉換為本地網(wǎng)絡(luò )數據。INTERBUS總線(xiàn)上的主要設備有總線(xiàn)終端BT(BUSTerminal)上的BK模塊、I/O模塊和安裝在PC或PLC等上位主設備中的總線(xiàn)控制板?？偩€(xiàn)控制板是INTERBUS總線(xiàn)上的主設備，用于實(shí)現協(xié)議的控制、錯誤的診斷、組態(tài)的存儲等功能。I/O模塊實(shí)現在總線(xiàn)控制板和傳感器/執行器之間的接收和數據傳輸，可處理的數據類(lèi)型包括機械制造和流程工業(yè)的所有標準信號。

　　INTERBUS的主要應用在汽車(chē)、造紙、煙草、印刷、倉儲、船舶、食品、冶金、木材、紡織、化工等行業(yè)。歐洲汽車(chē)工業(yè)80%的車(chē)身廠(chǎng)和焊接車(chē)間，均采用INTERBUS系統的控制方案。在上海大眾的帕薩特生產(chǎn)線(xiàn)、一汽大眾的Audi A6生產(chǎn)線(xiàn)上、紅塔集團玉溪卷煙廠(chǎng)新的生產(chǎn)線(xiàn)，均全面采用了INTERBUS作控制方案。

　　4.2系統網(wǎng)絡(luò )結構

　　根據鐵路大型養路機械控制系統的特點(diǎn)，基于PPC工業(yè)控制計算機、PLC及現場(chǎng)總線(xiàn)INTERBUS的鐵路大型養路機械控電器制系統的系統網(wǎng)絡(luò )結構如圖2所示，它分為兩層：監控層和現場(chǎng)控制層。

　　4.2.1監控層

　　監控層由高速以太網(wǎng)Ethernet、PPC工業(yè)控制計算機、TP觸摸屏顯示器以及連接在PPC上的打印機組成。監控層主要完成以下功能：

　　(1)柴油機監視控制子系統中柴油機轉速、油壓、缸蓋溫度(水溫)、電瓶電壓、柴油油位的顯示;低油壓、高缸蓋溫度(水溫)、空氣濾清器堵塞狀態(tài)、直流發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)的報警指示;預熱指示;怠速位、高速走行位、作業(yè)位的指示等。

　　(2)高速走行監視控制子系統(靜液壓傳動(dòng)模式)中速度—里程，各軸掛、脫擋狀態(tài)的顯示;掛擋開(kāi)關(guān)，點(diǎn)動(dòng)掛擋開(kāi)關(guān)，向前、向后走行開(kāi)關(guān)，走行手柄電位器，走行手柄位置的顯示等。

　　(3)作業(yè)監視控制子系統(以新型穩定車(chē)為例)中各種開(kāi)關(guān)，作業(yè)機構的各種行程開(kāi)關(guān)、感應開(kāi)關(guān)狀態(tài)的顯示;左、右抄平傳感器信號，前、后電子擺信號，正矢傳感器信號，加速度傳感器信號，振頻傳感器信號，作業(yè)速度的顯示。

　　(4)系統參數的設置。

　　(5)系統故障診斷。

　　(6)軌道參數的記錄及打印輸出。