PLC微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在德興銅礦的應(yīng)用

王雪峰

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西德興 334224)

PLC微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在德興銅礦的應(yīng)用

王雪峰

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西德興 334224)

在德興銅礦現(xiàn)有的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，采用二乘二取二的基本安全原則，從鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)的總體出發(fā)，全部取消6502繼電器，以四種基本IO組合為接口對(duì)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)路上道岔、信號(hào)機(jī)和軌道電路的正確聯(lián)鎖，確保進(jìn)路正確和列車運(yùn)行安全。

微機(jī)聯(lián)鎖;窄軌鐵路;6502;PLC;S7－300

1 引言

德興銅礦采礦場鐵運(yùn)工段的原礦運(yùn)礦鐵路為窄軌750mm，運(yùn)距達(dá)9km［1］，年運(yùn)礦達(dá)1315萬噸，運(yùn)礦列車每6分鐘一趟，列車由18節(jié)10立方的礦車組成。每天發(fā)車達(dá)140多趟，每趟運(yùn)礦量達(dá)270噸。該原礦運(yùn)礦鐵路共有三個(gè)信號(hào)站，48組道岔，其中單動(dòng)20組，雙動(dòng)14組，1#站與2#站之間采用自動(dòng)閉塞，2#站與3#站之間采用站間照查。1#站既有設(shè)備為6502電氣集中，5KVA電源屏，和利時(shí)微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng);2#，3#站既有設(shè)備為DS6－50聯(lián)鎖系統(tǒng)，10KVA電源屏，和利時(shí)微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)。由于1#站已到設(shè)備更新年限，2#站、3#站DS6－50系統(tǒng)的輸入板、輸出板等設(shè)備經(jīng)常被雷擊打壞，已經(jīng)到了修無可修的狀態(tài)，并且廠家早已不生產(chǎn)該類備件，系統(tǒng)面臨癱瘓，為確保鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩a(chǎn)，德興銅礦決定對(duì)鐵路信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)三個(gè)站同時(shí)進(jìn)行改造。該套系統(tǒng)最終通過招標(biāo)確定使用上海亨鈞公司的PLC微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)實(shí)施

在原4#牽引變電所位置，增加操作樓，與1#，2#，3#站組成分散自律區(qū)域聯(lián)鎖的控制方式，即:將新操作樓作為控制中心，1#，2#，3#站分別為遠(yuǎn)程控制站，1#，2#，3#站均分別配置完整的聯(lián)鎖設(shè)備，3個(gè)站設(shè)備與新操作樓之間采用光纜聯(lián)接，通過以太網(wǎng)進(jìn)行操作數(shù)據(jù)通信;這種控制方式包含遠(yuǎn)程控制和本地控制兩種模式。在設(shè)備正常使用時(shí):2#，3#站控制權(quán)集中在控制中心(新操作樓)，由控制中心統(tǒng)一完成2#，3#站的進(jìn)路排列;當(dāng)站中部分設(shè)備故障或與新操作樓站間光纜故障時(shí)，可以將操作權(quán)力下放，使各站采用本地進(jìn)路操作，實(shí)現(xiàn)3站聯(lián)鎖設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行，減少對(duì)作業(yè)的影響。

PLC微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)從鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)的總體出發(fā)，全部取消了6502電氣集中控制繼電器。系統(tǒng)以四種基本IO組合(道岔組合、信號(hào)組合、軌道組合、零散組合)為接口對(duì)象，其中又以四種基本IO模塊(道岔模塊、信號(hào)模塊、軌道模塊、零散模塊)為核心單元，采用二取二的基本安全原則［2］，直接控制室外道岔、信號(hào)、軌道電路及各種聯(lián)系電路并能監(jiān)測室內(nèi)外設(shè)備的參數(shù)和狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)維修，保證行車的安全可靠。

系統(tǒng)采用上下位機(jī)配置方式，100%熱備，由手動(dòng)方式或計(jì)算機(jī)輸出控制方式進(jìn)行主備切換［3］。該系統(tǒng)主要改造室內(nèi)部分的電源屏、電氣接口柜、操作控制臺(tái)。電源屏采用帶電源監(jiān)測功能的微機(jī)聯(lián)鎖電源屏［4］。主機(jī)柜主要放置聯(lián)鎖上下位機(jī)、主備切換裝置。聯(lián)鎖上位機(jī)采用西門子工控機(jī)，具有組織通訊、命令操作處理、聯(lián)鎖運(yùn)算、錯(cuò)誤提示、記錄等功能。下位機(jī)采用西門子可編程邏輯控制器S7－300，以智能模塊代替大量的繼電器，完成信息的采集、控制、校對(duì)和信息輸出等功能。道岔柜用于放置道岔控制組合單元。與6502電氣集中設(shè)備相比，其數(shù)量大為減少。信號(hào)柜用于放置信號(hào)控制組合單元。軌道柜用于放置軌道繼電器和軌道電壓監(jiān)測等設(shè)備。分線柜提供室內(nèi)設(shè)備與室外設(shè)備對(duì)接的接口，為防雷擊對(duì)室內(nèi)外設(shè)備進(jìn)行隔離。操作控制臺(tái)放置調(diào)車場操作機(jī)以及用于數(shù)據(jù)采集的管理機(jī)。該系統(tǒng)軟件由聯(lián)鎖軟件、監(jiān)測軟件、管理軟件組成。聯(lián)鎖上位機(jī)、監(jiān)測上位機(jī)以及監(jiān)測機(jī)采用Win 2000操作系統(tǒng)，軟件是用VB語言編制的;聯(lián)鎖下位機(jī)軟件是用西門子ST EP7編程語言編制的［5］;該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了主要設(shè)備的故障自動(dòng)診斷與報(bào)警，各站場實(shí)時(shí)運(yùn)行畫面的監(jiān)視;對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、運(yùn)輸設(shè)備及車站作業(yè)提供管理功能，是一個(gè)控制與管理的綜合系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)功能

實(shí)現(xiàn)進(jìn)路上道岔、信號(hào)機(jī)和軌道電路的正確聯(lián)鎖，確保進(jìn)路正確和列車運(yùn)行安全，滿足6502電氣集中的全部聯(lián)鎖功能，系統(tǒng)具有對(duì)軌道電壓、道岔電流等的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能。系統(tǒng)具有完善的記錄功能，信息能夠存儲(chǔ)一個(gè)月，這些信息包括了:行車作業(yè)辦理信息、站場圖形(信號(hào)、道岔、軌道區(qū)段等現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài))信息、反映系統(tǒng)運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可調(diào)出記錄的任何一段時(shí)間所有數(shù)據(jù)進(jìn)行回放以再現(xiàn)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的真實(shí)情況，為分析事故原因提供方便的手段。完善的自診斷功能系統(tǒng)具有高度的自診斷覆蓋率。系統(tǒng)通過回讀、軟件雙編碼等技術(shù)實(shí)現(xiàn)板級(jí)故障自診斷。系統(tǒng)能夠記錄所有的操作和信號(hào)設(shè)備的狀態(tài);監(jiān)測和報(bào)告系統(tǒng)故障;方便地查詢內(nèi)存中存儲(chǔ)的各種信息;存儲(chǔ)和打印記錄;通過網(wǎng)絡(luò)將上述信息傳送到遠(yuǎn)程終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)。本系統(tǒng)提供了與微機(jī)監(jiān)測、調(diào)度監(jiān)督、調(diào)度集中等系統(tǒng)的通信接口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的信息傳遞。主要功能包括:

(1)辦理全站列車進(jìn)路、調(diào)車進(jìn)路及迂回進(jìn)路。在設(shè)備故障時(shí)還可辦理引導(dǎo)進(jìn)路及引導(dǎo)總鎖閉。

(2)采用始終端兩點(diǎn)辦理方式。調(diào)車進(jìn)路可一次辦理由幾條基本進(jìn)路構(gòu)成的長進(jìn)路，也可逐條分段辦理。

(3)屬于敵對(duì)進(jìn)路的信號(hào)，不能同時(shí)開放。只有檢查了進(jìn)路中所有軌道區(qū)段空閑、有關(guān)道岔位置全部正確且已鎖閉在規(guī)定位置上、敵對(duì)關(guān)系照查無誤時(shí)，信號(hào)才能開放。

(4)具有信號(hào)正常關(guān)閉功能、特殊關(guān)閉功能、防止自動(dòng)重復(fù)開放信號(hào)功能及人工重復(fù)開放功能。

(5)具有進(jìn)路自動(dòng)解鎖、中途返回解鎖、取消進(jìn)路解鎖、人工解鎖進(jìn)路及故障解鎖進(jìn)路。

(6)具有道岔單獨(dú)操作功能。

4 PLC微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)特點(diǎn)

(1)PLC微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)最大限度地簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用當(dāng)今計(jì)算機(jī)工業(yè)控制的最新發(fā)展技術(shù)，從鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)、測試、站場改造及信息化要求等角度統(tǒng)籌考慮，全部取消6502電氣集中控制的繼電器，采用模塊化、單元化的設(shè)計(jì)理念。以模塊為單元直接控制室外轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號(hào)機(jī)、軌道電路。

(2)模塊執(zhí)行單元具有外線短路保護(hù)功能［6］，有效解決了占信號(hào)故障比例最高的難題。由于大部分功能用軟件實(shí)現(xiàn)，而軟件是無磨損產(chǎn)品，一經(jīng)調(diào)試成功，無需維修。另外，由于模塊執(zhí)行單元控制和采集直接經(jīng)電纜連接至室外設(shè)備(并接防雷柜)，而機(jī)柜之間幾乎無連接線，大幅度減少了室內(nèi)設(shè)備的故障率。

(3)PLC微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)備可靠、更換方便，所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)采用監(jiān)測計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測，全部指示到位，模塊可以帶電熱插拔，更換快捷。將原來“先分析故障、判斷故障、處理故障，最后才能恢復(fù)運(yùn)輸”的故障處理過程改為:直接替換故障模塊恢復(fù)運(yùn)輸生產(chǎn)。而分析故障、判斷故障，維修故障模塊的事情交給由軟件來完成。這一故障處理的變化，大大縮短了系統(tǒng)故障處理及影響鐵路正常運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間。

(4)下位機(jī)主要由S7系列PLC構(gòu)成，其體積小、重量輕、散熱好、安裝簡單、擴(kuò)展能力強(qiáng)。四板合一的改造和動(dòng)態(tài)繼電器的改進(jìn)，防止了掉信號(hào)、道岔加表示、道岔誤動(dòng)作等嚴(yán)重的設(shè)備故障，有效地提高了信號(hào)硬件設(shè)備的安全性。由于硬件設(shè)備減少，機(jī)構(gòu)部分故障相應(yīng)降低，系統(tǒng)可靠性增強(qiáng)，維護(hù)工作量減少，維護(hù)人員也隨之減少，其工作量及勞動(dòng)強(qiáng)度降低?？删幊炭刂破骶幊痰能浖怯衫^電器梯形圖直接構(gòu)成，清晰直觀、形象方便、易學(xué)好懂，一般人員在經(jīng)過短期培訓(xùn)后即可掌握，可根據(jù)線路變化隨時(shí)修改，給現(xiàn)場使用帶來了便利。

(5)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件有著良好的用戶界面，使得進(jìn)行站場改造簡單、高效，一般信號(hào)維護(hù)人員很快就能掌握。比如增加、拆除及改動(dòng)道岔時(shí)，可以使用二次開發(fā)軟件，直接在站場畫面上對(duì)道岔、信號(hào)機(jī)、軌道電路等設(shè)備進(jìn)行重新布置(如增加、刪除或修改)，并定義相應(yīng)的輸入輸出點(diǎn)，然后生成新的聯(lián)鎖表、敵對(duì)信號(hào)表及信號(hào)檢查區(qū)段表，再根據(jù)聯(lián)鎖試驗(yàn)表，用仿真調(diào)試軟件進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)。最后進(jìn)行室內(nèi)外設(shè)備聯(lián)調(diào)，基本上可以一次性順利開通使用。硬件配線結(jié)構(gòu)簡單明了，使得維護(hù)人員在處理故障時(shí)很容易地判斷故障原因，從而及時(shí)地處理故障。信集閉系統(tǒng)的作用是保證運(yùn)輸安全、提高運(yùn)輸效率、加快車輛周轉(zhuǎn)、減少運(yùn)輸服務(wù)人員、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低消耗。效率十分明顯。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)的應(yīng)用，完全實(shí)現(xiàn)了6502電氣集中的所有功能，系統(tǒng)測試一年來運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，控制操作軟件做了較大的改進(jìn)，硬件上能較快的完成對(duì)接，極大的保證了運(yùn)輸生產(chǎn)安全，對(duì)其它非國鐵的鐵路運(yùn)輸企業(yè)具有良好的借鑒作用。PLC微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)更適合礦山現(xiàn)場，優(yōu)勢(shì)明顯。礦山因環(huán)境惡劣、粉塵大、濕氣重、溫度高、電磁干擾、機(jī)械震動(dòng)、電壓不穩(wěn)等一系列問題，限制了一般微機(jī)的工作狀態(tài)，而可編程控制正是為適應(yīng)這種現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計(jì)制造的抗外界干擾能力強(qiáng)，質(zhì)量有可靠的保證，從而保證了系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)可以長時(shí)間、穩(wěn)定地工作。

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PLC Computer Interlocking System Application in Dexing Copper Mine

WANG Xue－Feng

(Dexing Copper Mine，Jiangxi Copper Corporation，Dexing，Jiangxi 334224，China)

Dexing copper mine＇s current existing computer interlocking system was based on original computer interlocking system upgrade;use"two multiplied by two is two"basic safety principle，for the general railway signal control system，all 6502 relays are abolished，four basic IO as interface，which connected into the correct way switch，realize signal and track circuit interlock correct operation，to ensurethe right entryway and train operation safety.

computer interlocking;narrow gauge railway;6502;PLC;S7－300

TD65+3

B

1009－3842(2012)05－0068－03

2012－06－07

王雪峰(1979－)，男，江西安福人，工程碩士在讀，工程師，主要從事電氣技術(shù)、生產(chǎn)管理工作。E－mail:35062581@qq.com