PLC在铁路信号联锁控制中的应用

1 工艺特点及控制要求

原料站区域内联锁道岔48组、信号机99架、轨道区段89段、区间闭塞3套、翻车机信号4套，进车间信号9处，该区域内信号机、道岔和区段等全部由信号楼集中控制，在专用软件的支持下，完成道岔、信号和进路之间的联锁，并实现对道岔、信号机等输出信号的控制。该系统满足6502电气集中及故障-安全技术条件要求，监测各关键设备的动作和机车车辆运行情况，实时对微机硬件、软件进行自诊断；对操作过程及故障进行记录，并根据需要进行打印。

2 微机联锁系统的构成

原料站微机联锁系统从结构上来说，可以分为四层：第一层（最上级）为监控机（包括维修机）；第二层为联锁用的PLC主机、备机、接口模板、I/O模板等；第三层为室内接口柜、电源屏等；第四层为室外信号机、轨道电路、电动转辙机。各级间用电缆连接，构成一个完整的微机联锁系统。

在第一层中的监控机的信息输入机制是以6502电气集中操作方法来考虑的。操作十分简便，有各种操作和故障内容的提示，人机界面非常友好。显示功能优于电气集中控制台，站场显示借助于CRT显示器。维修机实时检测和记录操作员的操作信息和设备执行机构的工作状态，它还可作为监控机的备用机。

2.1PLC系统设备

上住机系统：设置两台IPC工控机，一台用作监控工作站（监控机），另一台用作监测维修工作站（维修机）。两台21寸彩显，分辨率为1280×1024。下位机系统：采用Quantum系列PLC设备，配置CPU，构成CPU双机热备、带三个远程I/O站的系统，主要有以下设备（如表1所示）：

2.2其它设备

在监控工作站和监测维修工作站主机内各装设一块SA85网卡。

彩色打印机2个

UPS不停电电源一台

轨道电压采集器一台

3 通讯

该系统有两个网络即RIO和MODBUSPLUS网。Modbus Plus是一个本地网络，以1兆波特率、对等方式进行通讯。以可预测的和确定的方式一秒钟传送20000寄存器。Modbus Plus用于PLC、监控工作站、监测维修工作站间的通讯。采用双绞线。

PLC与远程I/O站的通讯采用肿网。RIO网为高速局域网络，其数据传输速率为1.544MbiUs。

RIO支持：

离散和寄存器数据至输入和输出模块通讯。

ASCⅡ信息传送和取自某些RIO分站适配器。

RIO网络保证高速数据传递。大部分数据在RIO处理器和RIO适配器之间进行传递，对于I/O的一个分站小于1ms。PLC仅在逻辑段结尾服务于它们的分站适配器。多逻辑段可在一次扫描中服务。在段结尾更新RIO数据能保证整个数据的一致性。CRC16报文校验保证，RIO信息将可靠地到达并在合适的目的节点进行完全的故障检查。

RIO支持时间要求很严格的应用场合，它较其它专有的PLC通讯方法上更有一些优点：

·它的HDLC协议执行使得RIO数据速度可预测。

·PLC采用一致性通讯方法服务于每个节点，I/O分站总是在一确定的时间范围内更新，在用户逻辑程序段号的基础上可对该时间范围进行计算。

·贿一个节点能在给定的时间进行传送，所以不会产生信息冲突。

·由于在物理协议层的帧检查序列和故障检查，RIO具有数据完整性。

4 系统软件结构

4.1PLC编程软件：美国Modicon公司专用编程软件Modsoft2.4

4.2上位机系统软件：WINDOWSNT4.0

4.3上位机编程软件：INTOUCH6.0

4.4系统组态连接：Modicon Quantum系列PLC控制系统的配置结构全部采用软件组态来定义。如CPU类型、控制器大小、I/O机架的多少、通讯接口等都用软件来指定。当相应硬件的功能模块按系统要求连接完毕，整个系统的结构、组态就完成了，非常方便快捷。

4.5应用软件编程：联锁软件是在编程软件Modsoft支持下完成的，有三种编程方式：离线、在线、联合。通过对组态表中的段调度表（Segment Scheduler）的配置，可以有效地改善对关键I/O信号的处理，使系统的总体性能改善，通讯口服务达到最佳化。编程采用梯形图法。联锁软件由12个程序块组成：

按钮输入程序模块；进路选择程序模块；进路检查及进路锁闭程序模块；信号开放程序模块；信号关闭程序模块；重复开放信号程序模块；进路解锁程序模块；单操道岔程序模块；进路取消及进路人工解锁程序模块；引导信号开放程序模块；咽喉引导总锁闭程序模块；轨道电压测试程序模块。

5 编程和调试

离线编程的优点是可以不要PLC的主机而使用任何一台PC机即可运行。但是离线状态不能进行系统的仿真，也不能进行实际的调试，离线编程只是一种程序的初步编制，程序设计中有些问题只能在在线状态下才能反映出来。因此在线编程比离线编程更为重要。

在线编程的优点是能够进行现场模拟调试，发现程序设计的问题。缺点是修改程序只改变PLC中程序，不改变与PLC相连的PC机或编程器中的程序。要得到PLC中的程序，需由PLC下载程序。

联合编程的特点是可以在线修改和调试程序，并且PLC中程序修改后，与PLC连接的PC机或编程器中的程序也自动进行修改，PLC与PC或编程器中的程序始终保持一致，它可以减少PLC与PC或编程器间的程序传送。在编程和调试中根据实际需要灵活选择编程方式。

6 PLC运行

PLC经离线和联合编程后，经过启动，程序就能运行了。

7 结束语

以上简单的介绍了上钢一厂2500立方米高炉工程铁路运输系统原料站微机联锁采用美国Modicon Quantum系列的应用。目前该系统投入使用近一年，系统安全可靠，性能稳定，使用单位反映良好，给Modicon Quantum PLC在铁路信号连锁控制中的应用提供了又一个好的借鉴。