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PLC可编程控制器构成的轨道电压监测系统
张家口变频器   2009-05-20 03:10:14 作者:SystemMaster 来源:宏远工控 文字大小:[][][]

  车站值班员办完一条进路后,进路上的所有道岔能否自动转到开通进路的方向,进路能否正常排列出来,轨道电路的工作状态起决定作用。轨道电路是信号设备中保证行车指挥自动化的重要设备之一,所以必须经常检查轨道电路的状态,确保轨道电路状态正常、工作可靠。
   目前,我国铁路和冶金钢铁企业的车站信号控制普遍采用继电器式6502电气集中控制系统,该系统有一个轨道电压测试盘,盘上有若干钮子开关,每个开关与一个轨道继电器相连接,扳动一个开关,可测试相应的轨道区段电压,测试完后需把开关扳回原位,才能测试另一段轨道区段电压。若要对全站的轨道区段电压进行测试,需要扳动近百个开关,操作十分繁杂,需要时间也较长,而且钮子开关使用一段时间后,常常出现接触不良的现象,影响测试的准确性。随着微电子技术发展与运用,特别是可编程控制器PLC以微处理技术为基础,综合计算机技术和自动化技术,产生的车站信号联锁控制系统,正逐步取代继电式6502电气集中控制系统,其轨道电压测试盘也被PLC构成的轨道电压监测系统取代。这种轨道电压监测系统是无接点控制电路,设备寿命长、性能稳定可靠、测试数据准确、操作简便快捷。对全站轨道区段电压的测试,只需用鼠标在轨道电压监测画面中点击一下循环测试按钮,所有的测试数据很快地显示出来。同时计算机自动将监测到的每一个轨道区段电压值与设定标准电压值进行比较,如果发现两者相差过大,即轨道电压过高或过低,给出警报信息,告知维修人员提前处理潜在的故
障。
   本文简要介绍利用PLC可编程控制器构成的轨道电压监测系统。轨道电压监测系统的主要工艺流程是:上位机(工作站)发出轨道电压监测指令,下位机(PLC)接到指令,进行逻辑运算后,送出地址信号驱动轨道电压采集器,选通某一采集通道,将采集到的0~30伏交流电压转换为0~5伏直流电压信号,送入PLC系统,经过逻辑运算与数据处理,将结果放入数据存储区,上位机读出这些数据在CRT上显示出来。

1 设备的组成

  本系统由美国莫迪康Quantun系列PLC可编程控制器以及相应的开关量输出模板、模拟量输入模板和通讯模板、上位机系统、采集器等设备组成。采集器包括数据采集板、电源模块等设备,见图1所示。

2 采集器的主要技术指标

·每个箱能提供128个数据选择通道
·通道输入信号0~30VAC,频率50Hz
   ·输出信号直流0~5ADC,输出负载能力4~20mA
   ·响应时间150ms

3 采集器的工作原理

  采集器的128条采集通道分布在8块数据采集板上,每一条通道都应通过布线板上的端子用两根导线与相应的轨道连接。
   采集器通道选择信号由系统计算机的口地址通过TTL输出模板提供。由8位选择信号实现128条通道的选择,假定这些信号为A7、A6、A5、A4、A3、A2、A1、A0,当A7=0时,采集器处于禁止状态,只有A7=1时采集器才能工作。A6、A5、A4用于选通相应的通路板,A3、A2、A1、A0用于选择通道。其对应关系如表1、表2。

由通路进入的信号为0~30V、50Hz的交流信号,而通过输入模板进入系统计算机由计算机分析处理的必须是0~5V直流电压。因此,必须将0~30V、50Hz的交流电压线性的变换为0~5V直流电压。用传统的变压器降压和二级管整流的方式是难以完成这种变换。本采集器设计一种运用放大器组成整流电路,加上完善的隔离技术,很好的实现了技术条件的要求。其整流电路输入输出的线性对应关系如图2所示。

采集器内有一个电源模块,提供+5V电源,输出能力为2A,除供给采集器自身使用外还从插座引出送给TTL开关输出模板作为该模板的工作电源。模板的输出端装有保险丝以防过流。加有极性保护以防止-24V电源接反而损害电源模板。
   本采集器在前面板上设有电源开关、电源指示灯和电源告警指示灯。
电源指示灯亮表示模块输入电源正常,如果此时电源告警指示灯亮则表示模块输入电源中断。同时给出一个信号供系统计算机采集、判断。

4 系统的功能

  系统具有单独检测某一段轨道电压和连续检测全站轨道电压的功能,并显示实时检测到的电压变化曲线。

5 系统操作方式及系统的程序流程图

  ·操作方式:轨道电压的测试分单测和循环测试两种方式。单测即用鼠标在CRT中轨道电压监测画面上点击轨道电压单测按钮和相应的轨道区段按钮;循环测试即用鼠标在CRT中轨道电压监测画面上点击循环检测按钮。
·系统的程序流程图如图3、图4所示。

6 轨道电压采集系统的优化

  轨道电压采集器主要由16转1的数据采集板构成,完成多路转换的功能。数据采集板可单板使用,也可作极联连接使用,其两种方式各有优缺点。下面以采集通道为128路的采集器为例将数据采集板作单板使用与作极联连接使用的优缺点作一比较。
   数据采集板单板使用:128路采集通道需要8块数据采集板,每块数据采集板需要PLC提供4个地址选通信号、1路模拟量输入通道,因此8块数据采集板需要PLC提供32个地址选通信号、8路模拟量输入信号通道。系统对128路输入信号刷新一次时间较短,仅为一块数据采集板所有通道刷新的时间。

数据采集板极联连接使用:128路采集通道同样需要8块数据采集板,8块数据采集板需要PLC提供8个地址选通信号、1路模拟量输入通道。系统对128路输入信号刷新一次时间较长,为一块数据采集板所有通道刷新时间的8倍。
   由此可以看出,128路通道采集器数据采集板单板使用优点是输入信号刷新周期较短,缺点是所需PLC提供的输入输出点数较多;128路通道采集器采集板级联连接使用优点是所需PLC提供的输入输出点数较少,缺点是输入信号刷新周期较长。在设计轨道电压采集器时,数据采集板采用什么连接方式,应考虑合理的运用PLC系统的资源,尽量使输入信号刷新周期较快,使系统具有较高的性价比。

7 结束语

  由于轨道电路的工作状态受环境温度、湿度以及季节等因素的影响很大,使它经常出现故障,影响行车作业。采用PLC的轨道电压监测系统,能够发现轨道电路的潜在故障,使故障被消灭在萌芽状态,从而减少了轨道电路的故障率,为生产运输创造了良好的条件。经生产运行证明该系统操作非常简便,测试数据准确,为分析轨道电路故障提供了有力的依据。该系统在铁路信号领域具有推广的价值。

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