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PLC可編程控制器構成的軌道電壓監測系統
張家口變頻器   2009-05-20 03:10:14 作者:SystemMaster 來源:宏遠工控 文字大小:[][][]

  車站值班員辦完一條進路后,進路上的所有道岔能否自動轉到開通進路的方向,進路能否正常排列出來,軌道電路的工作狀態起決定作用。軌道電路是信號設備中保證行車指揮自動化的重要設備之一,所以必須經常檢查軌道電路的狀態,確保軌道電路狀態正常、工作可靠。
   目前,我國鐵路和冶金鋼鐵企業的車站信號控制普遍采用繼電器式6502電氣集中控制系統,該系統有一個軌道電壓測試盤,盤上有若干鈕子開關,每個開關與一個軌道繼電器相連接,扳動一個開關,可測試相應的軌道區段電壓,測試完后需把開關扳回原位,才能測試另一段軌道區段電壓。若要對全站的軌道區段電壓進行測試,需要扳動近百個開關,操作十分繁雜,需要時間也較長,而且鈕子開關使用一段時間后,常常出現接觸不良的現象,影響測試的準確性。隨著微電子技術發展與運用,特別是可編程控制器PLC以微處理技術為基礎,綜合計算機技術和自動化技術,產生的車站信號聯鎖控制系統,正逐步取代繼電式6502電氣集中控制系統,其軌道電壓測試盤也被PLC構成的軌道電壓監測系統取代。這種軌道電壓監測系統是無接點控制電路,設備壽命長、性能穩定可靠、測試數據準確、操作簡便快捷。對全站軌道區段電壓的測試,只需用鼠標在軌道電壓監測畫面中點擊一下循環測試按鈕,所有的測試數據很快地顯示出來。同時計算機自動將監測到的每一個軌道區段電壓值與設定標準電壓值進行比較,如果發現兩者相差過大,即軌道電壓過高或過低,給出警報信息,告知維修人員提前處理潛在的故
障。
   本文簡要介紹利用PLC可編程控制器構成的軌道電壓監測系統。軌道電壓監測系統的主要工藝流程是:上位機(工作站)發出軌道電壓監測指令,下位機(PLC)接到指令,進行邏輯運算后,送出地址信號驅動軌道電壓采集器,選通某一采集通道,將采集到的0~30伏交流電壓轉換為0~5伏直流電壓信號,送入PLC系統,經過邏輯運算與數據處理,將結果放入數據存儲區,上位機讀出這些數據在CRT上顯示出來。

1 設備的組成

  本系統由美國莫迪康Quantun系列PLC可編程控制器以及相應的開關量輸出模板、模擬量輸入模板和通訊模板、上位機系統、采集器等設備組成。采集器包括數據采集板、電源模塊等設備,見圖1所示。

2 采集器的主要技術指標

·每個箱能提供128個數據選擇通道
·通道輸入信號0~30VAC,頻率50Hz
   ·輸出信號直流0~5ADC,輸出負載能力4~20mA
   ·響應時間150ms

3 采集器的工作原理

  采集器的128條采集通道分布在8塊數據采集板上,每一條通道都應通過布線板上的端子用兩根導線與相應的軌道連接。
   采集器通道選擇信號由系統計算機的口地址通過TTL輸出模板提供。由8位選擇信號實現128條通道的選擇,假定這些信號為A7、A6、A5、A4、A3、A2、A1、A0,當A7=0時,采集器處于禁止狀態,只有A7=1時采集器才能工作。A6、A5、A4用于選通相應的通路板,A3、A2、A1、A0用于選擇通道。其對應關系如表1、表2。

由通路進入的信號為0~30V、50Hz的交流信號,而通過輸入模板進入系統計算機由計算機分析處理的必須是0~5V直流電壓。因此,必須將0~30V、50Hz的交流電壓線性的變換為0~5V直流電壓。用傳統的變壓器降壓和二級管整流的方式是難以完成這種變換。本采集器設計一種運用放大器組成整流電路,加上完善的隔離技術,很好的實現了技術條件的要求。其整流電路輸入輸出的線性對應關系如圖2所示。

采集器內有一個電源模塊,提供+5V電源,輸出能力為2A,除供給采集器自身使用外還從插座引出送給TTL開關輸出模板作為該模板的工作電源。模板的輸出端裝有保險絲以防過流。加有極性保護以防止-24V電源接反而損害電源模板。
   本采集器在前面板上設有電源開關、電源指示燈和電源告警指示燈。
電源指示燈亮表示模塊輸入電源正常,如果此時電源告警指示燈亮則表示模塊輸入電源中斷。同時給出一個信號供系統計算機采集、判斷。

4 系統的功能

  系統具有單獨檢測某一段軌道電壓和連續檢測全站軌道電壓的功能,并顯示實時檢測到的電壓變化曲線。

5 系統操作方式及系統的程序流程圖

  ·操作方式:軌道電壓的測試分單測和循環測試兩種方式。單測即用鼠標在CRT中軌道電壓監測畫面上點擊軌道電壓單測按鈕和相應的軌道區段按鈕;循環測試即用鼠標在CRT中軌道電壓監測畫面上點擊循環檢測按鈕。
·系統的程序流程圖如圖3、圖4所示。

6 軌道電壓采集系統的優化

  軌道電壓采集器主要由16轉1的數據采集板構成,完成多路轉換的功能。數據采集板可單板使用,也可作極聯連接使用,其兩種方式各有優缺點。下面以采集通道為128路的采集器為例將數據采集板作單板使用與作極聯連接使用的優缺點作一比較。
   數據采集板單板使用:128路采集通道需要8塊數據采集板,每塊數據采集板需要PLC提供4個地址選通信號、1路模擬量輸入通道,因此8塊數據采集板需要PLC提供32個地址選通信號、8路模擬量輸入信號通道。系統對128路輸入信號刷新一次時間較短,僅為一塊數據采集板所有通道刷新的時間。

數據采集板極聯連接使用:128路采集通道同樣需要8塊數據采集板,8塊數據采集板需要PLC提供8個地址選通信號、1路模擬量輸入通道。系統對128路輸入信號刷新一次時間較長,為一塊數據采集板所有通道刷新時間的8倍。
   由此可以看出,128路通道采集器數據采集板單板使用優點是輸入信號刷新周期較短,缺點是所需PLC提供的輸入輸出點數較多;128路通道采集器采集板級聯連接使用優點是所需PLC提供的輸入輸出點數較少,缺點是輸入信號刷新周期較長。在設計軌道電壓采集器時,數據采集板采用什么連接方式,應考慮合理的運用PLC系統的資源,盡量使輸入信號刷新周期較快,使系統具有較高的性價比。

7 結束語

  由于軌道電路的工作狀態受環境溫度、濕度以及季節等因素的影響很大,使它經常出現故障,影響行車作業。采用PLC的軌道電壓監測系統,能夠發現軌道電路的潛在故障,使故障被消滅在萌芽狀態,從而減少了軌道電路的故障率,為生產運輸創造了良好的條件。經生產運行證明該系統操作非常簡便,測試數據準確,為分析軌道電路故障提供了有力的依據。該系統在鐵路信號領域具有推廣的價值。

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