基于力控監(jiān)控組態(tài)軟件的動(dòng)車段安全聯(lián)鎖系統(tǒng)

石磊，喻貴忠，王民

北京鐵道工程機(jī)電技術(shù)研究所

1 概述

隨著高速列車和城市輕軌線路的飛速發(fā)展，車輛段的檢修工作日益復(fù)雜、繁忙。為防止工傷事件或設(shè)備嚴(yán)重?fù)p失，基于鐵路行業(yè)聯(lián)鎖控制的概念的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。通常情況下，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)由保證平臺(tái)登頂作業(yè)人員人身安全的門禁子系統(tǒng)、車輛出入庫(kù)信號(hào)和警示子系統(tǒng)、保護(hù)設(shè)備安全的電氣聯(lián)鎖控制子系統(tǒng)、PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)組成。

2 系統(tǒng)體系架構(gòu)

隨著工業(yè)控制自動(dòng)化的不斷提高和計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，用戶更多地利用計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面更直觀、更快捷地來(lái)了解信息和進(jìn)行操作。力控監(jiān)控組態(tài)軟件具有整體的開(kāi)放性，工程師可基于產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，通過(guò)開(kāi)放式接口，開(kāi)發(fā)其自己的應(yīng)用系統(tǒng)，它可方便地與標(biāo)準(zhǔn)程序和用戶程序組合在一起使用，建立人機(jī)界面，精確地滿足實(shí)際需要。

動(dòng)車段的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)利用調(diào)度室的PLC主站和每股道的PLC子站通過(guò)CC-LINK線組成的網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行通訊，從而控制系統(tǒng)中的信號(hào)燈、顯示屏、閃爍燈等各項(xiàng)設(shè)備，并將這些信息通過(guò)PLC主站的I/O Driver傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的力控監(jiān)控組態(tài)軟件上，使操作人員可以直觀地在計(jì)算機(jī)界面上進(jìn)行操作。

門禁子系統(tǒng)設(shè)有專門的門禁控制器，安裝在各個(gè)檢查庫(kù)，數(shù)據(jù)通過(guò)專線傳輸?shù)介T禁總控器，所有門禁數(shù)據(jù)可在專設(shè)的門禁計(jì)算機(jī)中顯示。同時(shí)PLC主站可調(diào)取門禁總控器的數(shù)據(jù)，上傳到力控監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)時(shí)顯示各個(gè)門禁的狀態(tài)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，通過(guò)硬盤錄像機(jī)將攝像頭的實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)秸{(diào)度室的視頻服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)檢修段的實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控。圖1所示為系統(tǒng)架構(gòu)圖。

2.1 車輛出入庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用

動(dòng)車段的調(diào)度控制分為段調(diào)度中心和庫(kù)內(nèi)調(diào)度室兩部分。力控監(jiān)控組態(tài)軟件通過(guò)其方便友好的開(kāi)發(fā)環(huán)境、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，使組態(tài)工作量大大降低。畫面中根據(jù)車輛出入庫(kù)系統(tǒng)要求，可按不同檢查庫(kù)和不同股道分別動(dòng)態(tài)顯示庫(kù)內(nèi)外進(jìn)、出車位狀態(tài)，隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)，各個(gè)信號(hào)燈狀態(tài)，以及各項(xiàng)報(bào)警狀態(tài)。畫面色彩生動(dòng)，動(dòng)畫效果真實(shí)流暢，使得現(xiàn)場(chǎng)工程師直觀地了解車輛出入庫(kù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)控制界面

2.2 門禁系統(tǒng)應(yīng)用

動(dòng)車段安全監(jiān)控系統(tǒng)中，門禁控制子系統(tǒng)中的電磁鎖由調(diào)度室內(nèi)的門禁計(jì)算機(jī)控制。門禁控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可同時(shí)通過(guò)PLC總站匯總到力控監(jiān)控組態(tài)軟件平臺(tái)，可實(shí)時(shí)顯示出入庫(kù)車輛人員的門禁卡號(hào)，生成各類工作日志報(bào)表，為日后的數(shù)據(jù)匯總分析提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。

2.3 計(jì)算機(jī)和PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)的應(yīng)用

利用PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和力控組態(tài)軟件相結(jié)合的這種控制模式具有以下幾種特點(diǎn)：

(1)便捷性：由PLC組成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、邏輯運(yùn)算和輸出，以靈活多樣的“組態(tài)方式”來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，大大地提高了集成效率。

(2)直觀性：安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的列車進(jìn)入庫(kù)狀態(tài)、信號(hào)燈、接觸網(wǎng)有無(wú)電、大門信號(hào)和爆閃燈等功能都以圖片或動(dòng)畫的形式綜合體現(xiàn)在力控組態(tài)軟件的控制界面上。同時(shí)，各種工位的狀態(tài)顯示欄和操作按鈕都有序地排列在控制界面的下方。系統(tǒng)的狀態(tài)提示和控制操作可以在同一界面進(jìn)行。圖2所示為安全聯(lián)鎖系統(tǒng)控制界面。

(3)可擴(kuò)充性：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級(jí)。同時(shí)力控監(jiān)控組態(tài)軟件支持遠(yuǎn)程部署，可以在線修改參數(shù)，適合多人協(xié)作開(kāi)發(fā)，構(gòu)建典型的分布式應(yīng)用，可以同步構(gòu)建歷史站、事件服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器等多種應(yīng)用模式。

(4)易維護(hù)性：整套系統(tǒng)易于維護(hù)便于升級(jí)，力控監(jiān)控組態(tài)軟件預(yù)留數(shù)據(jù)交互接口，可以為更高一級(jí)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)平臺(tái)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而輕松搭建全省乃至全國(guó)的動(dòng)車段安全系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著高速鐵路和城市軌道交通的不斷發(fā)展，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)用戶的要求合理地考慮系統(tǒng)的布置方案，同時(shí)要盡量減少控制設(shè)備邏輯關(guān)系的復(fù)雜程度，提高控制系統(tǒng)的可靠性，也要兼顧采購(gòu)設(shè)備和安裝工程的經(jīng)濟(jì)性。