地鐵屏蔽門的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

趙麗婕

(太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030027)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的高速發(fā)展，建設(shè)及申報建設(shè)城市軌道交通的城市越來越多，城市軌道交通已成為市民出行的主要交通方式。與此同時，城市軌道交通運(yùn)營的安全性尤為重要。

屏蔽門系統(tǒng)是指安裝在站臺邊緣，與列車上落空間之間的玻璃幕墻的方式包圍站臺，把站臺和列車運(yùn)行區(qū)間分隔開來[1]。屏蔽門系統(tǒng)是地鐵車輛的關(guān)鍵設(shè)備之一，一方面避免乘客不小心跌入軌行區(qū)引起意外傷害，還可以阻止臥軌自殺事件，另一方面，屏蔽門系統(tǒng)在環(huán)控節(jié)能方面效果顯著。因此，國家政策規(guī)定，我國所有已經(jīng)建設(shè)、正在建設(shè)和將要建設(shè)的城市軌道交通，必須在站臺安裝屏蔽門系統(tǒng)[2]。

PLC經(jīng)過了飛速發(fā)展，更適合現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。從控制規(guī)模來說，從小型機(jī)到超大型機(jī)品種全；從控制能力來說，有多種功能的模塊單元，滿足各種控制場合；從產(chǎn)品配套來說，各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用PLC的工業(yè)配套更加容易。伴隨工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)各個層面上發(fā)揮著重要作用[3]。

另一方面，具備高可靠性，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，完全符合地鐵屏蔽門的控制要求。

1 基于PLC的屏蔽門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

目前，屏蔽門系統(tǒng)的控制方式有三種，分別是系統(tǒng)級控制(正常運(yùn)行模式)、站臺級控制(非正常運(yùn)行模式)和手動操作(緊急運(yùn)行模式)。

屏蔽門系統(tǒng)主要由主控機(jī)(PSC)、輸入/輸出模塊、站臺端頭控制盒(PSL)、門機(jī)控制器(DCU)、就地控制盒(LCB)、操作指示盤(PSA)及冗余總線網(wǎng)絡(luò)組成，連接車站屏蔽門門機(jī)控制器的總線網(wǎng)絡(luò)采用雙總線冗余技術(shù)。其中PSL位于每側(cè)站臺兩端，供站臺級控制時使用；LCB位于每檔屏蔽門右側(cè)門楣處，供手動操作時使用，PSA布置在車站綜控室，顯示屏蔽門的開關(guān)狀態(tài)和故障信息，也可實(shí)現(xiàn)車站級控制。

主控機(jī)使用PLC控制，信號系統(tǒng)確認(rèn)列車停止位置在允許的范圍內(nèi)時，發(fā)出開門命令給PLC，PLC給DCU發(fā)送指令控制電機(jī)動作，執(zhí)行解鎖、開門等順序操作控制屏蔽門的自動開關(guān)，如圖1所示。

圖1 屏蔽門控制系統(tǒng)框圖

2 詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

主控機(jī)是屏蔽門控制系統(tǒng)的核心，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，也要確保高可靠性和無停機(jī)時間。為提高本系統(tǒng)的可靠性，須具備以下要求：

1) 雙CPU、雙電源配置，一主一備；

2) 總線網(wǎng)絡(luò)接口板采取一主一備；

3) 連接各站臺側(cè)DCU的總線網(wǎng)絡(luò)接口板互相獨(dú)立，并采取一主一備冗余技術(shù)；

4) 存儲重要數(shù)據(jù)的存儲器，配有電池保護(hù)，不因瞬間掉電而丟失數(shù)據(jù)；

5) CPU板及電源、總線網(wǎng)絡(luò)接口板可帶電插拔；

6) PSC應(yīng)具有足夠存放數(shù)據(jù)和軟件的存貯單元，以確保系統(tǒng)能夠正常高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 PLC設(shè)備選型

PLC設(shè)備選型上要確保高質(zhì)量、高檔次機(jī)型，通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和要求的分析，考慮使用三菱FX3U系列機(jī)型，該機(jī)是三菱第三代微型PLC，價位低，應(yīng)用非常廣泛。

FX3U系列性能好，可擴(kuò)展輸入/輸出點(diǎn)為16-384點(diǎn)；內(nèi)置高達(dá)64K大容量的RAM存儲器；運(yùn)算指令除了浮點(diǎn)數(shù)、字符串處理指令以外，還具備了定坐標(biāo)指令等豐富的指令，并內(nèi)置高速處理0.065μS/基本指令；基本單元左側(cè)均可以連接功能強(qiáng)大簡便易用的適配器[4]。

2.3 程序設(shè)計(jì)

通過對地鐵屏蔽門系統(tǒng)控制要求的分析，可設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)需要8個輸入點(diǎn)，6個輸出點(diǎn)，另外考慮預(yù)留余量，總點(diǎn)數(shù)16可用，因此可選用FX3U-16MR型PLC，對輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行分配。8個輸入點(diǎn)分別是：手動/自動控制切換、自動啟/停開關(guān)、關(guān)門限位、開門限位、人/物探測紅外感應(yīng)開關(guān)、列車?？肯尬弧⑹謩娱_門和手動關(guān)門。6個輸出點(diǎn)分別是：運(yùn)行指示燈、電氣運(yùn)行、電機(jī)運(yùn)行方向、關(guān)門指示燈、開門指示燈和警報器。

根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)，畫出FX3U-16MR型PLC的接線圖，如圖2所示。

屏蔽門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用三菱GX Developer編程軟件，采用梯形圖錄入法錄入梯形圖，并通過仿真軟件采用邏輯梯形圖測試的方法，進(jìn)行模擬仿真運(yùn)行，最后將仿真成功后的程序下載，并寫入PLC中，完成控制系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行[5]。如圖3所示，為部分開門程序的梯形圖。這段程序完成滑動門自動開門到位的功能，首先檢測列車進(jìn)站后?？课恢脻M足限位，然后開門限位關(guān)閉關(guān)門限位打開，且滑動門人物探測紅外傳感器打開，即可打開滑動門。其中開門中間繼電器是M0，關(guān)門中間繼電器是M4，滑動門開門到位繼電器是M2。

圖2 PLC接線圖

圖3 開門程序的梯形圖

3 結(jié)論

本文使用PLC控制屏蔽門系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可行性和可靠性，更適合地鐵車站建設(shè)的發(fā)展趨勢。