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                现场总线年代后期发展起来的舞台幕布

                  —Programmable Logic Controller),简称可编程控制器,它是以微处理器为基础,综合了计算机技术、通讯技术和自动控制技术发展而来的一种新型工业控制装置。它问世于20世纪60年代,到现在仍保持旺盛的发展势头。它具有体积︽小、功能丰富、配置灵活、适应恶劣环境、抗干扰性〖强、可靠性高、编程方便、价格便宜等优点,广泛用于电力、机械、冶金、化工、轻纺等各个工业过程自动控制中。它不仅可以取代传统的继电器控制系统,还可构成复杂∩的过程控制网络。

                  现场总线年代后期发展起来的,它是目前自动化领域中的一个热点,是新一代控制系统的发展方向,它综合了◣数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段,从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字—模拟信号控制的局限性,构ω成一种全分散、全数字化、多变量、多节点的通信与控制系统。现场总线则是连接现场智能设备和自动化控制设备的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络→,其基础是数字智能现场装置。分散在各个现场的数字智能现场装置通过现场总线连为一体,并与控制室中的控制器和监视器一起构成现场总线控制系统(FCS—Fieldbus Control System)。

                  PPC工业计〒算机、PLC及现场总线的电气控制※系统在工业自动化领域,如冶金、电力、石化、矿山、水泥、水处理、乳品饮料、啤酒罐装、烟草加工、机械装配、产品包装等已得到广泛的应用,但是在铁路大型养路机械电气控制系统中还↙没有广泛应用。本文根据铁路大型养路机械控制系统的特点,提出一种基于PPC工业计算机■、PLC及INTERBUS现场总线的◤铁路大型养路机械电气控制系统的设计方案。

                  养路机械化是实现铁路维修养护现代化、保证铁路不」间断运输和行车安全的重要技术手段。为适应铁路快速、重载以及轨道结构重型化的技术发展要求,发达国家铁路相继采用大型养路机械进行铁路线年代末,已基本形成以大型养路机械为主要作业手段的格局。而此时,我国还在依靠手工、小型机械和非标准自制设备进行线路维护,作业质量差、效率低,特别是在繁忙干□线,线路维护与运营的矛盾尤其突出。

                  上世纪80年代初期,我国从奥地利普拉塞—陶依尔引进了先进的大型养路机械制造技术,确立了大型养路机①械的发展采取“技术引进—消化、吸收—国产化生产—开发、创新”的途径。通过20多年的引进技术和国产化生产,我们学习了国外大型养路机械的先进技术,更新了传统的设计观念,拓宽了开发思路,增强了开发具有自主知识产权产品的能力。

                  机械电气控制◣系统来说,其本质的区别在于作业监视控制系统。到目前为止,我国的清筛机、捣固车、配碴车、舞台机械稳定车∴等铁路大型养路机械的技术主要是在引进、消化吸收奥地↘利普拉塞—陶依尔铁路大型养路机械技术的基础上发展起来的,它属于模拟集中式控制系统,它主要由以下子系统组成:

                  其中作√业监视控制子系统是各类铁路大型养路机械电气控制系统的核心,它完成作业机构状态的监视、完成作业机构动作的控制。不同功能的铁路大型养⌒ 路机械,其作业监视控制系统的复杂程度有着很大的差别。如清筛机和配碴车,它的作业监视控制系统比较简单。而捣固车、稳定车、钢轨打磨车、钢ξ轨探伤车、轨道检▼测车、架线车等,它们的作业监视控制子系统就比较复杂。下面以稳定车的作业监视控制子系统为例作一介绍,它由以下〗部分组成:

                  INTERBUS现场总线年推出,其主要技术开发者为ζ 德国的Phoenix Contact。INTERBUS现场总线采用非常独特的集总帧传输协议,有效数据传输率高达52%,具ω 备强大的故障诊断功能;采用双绞线公里;单主】站可连接多达255个从站;扫描8192个I/O点的时间仅为7.8毫秒(500Kbps)。由于该总线的快速发展和广泛使用,INTERBUS 已先后成为DIN19258德国标准、EN50254欧洲标准、IEC61158现场总线国〓际标准和中国机械工业ぷ标准JB/T 10308.8所规定的标准现场总线。INTERBUS在全球有1000多家总︽线种产品。到目前为止,INTERBUS现场总线在世界各地的节点安装突破750万,在各种现场总线中】名列第二。

                  INTERBUS总〓线包括远程总线网络和本地总线网络,两种网络传送相同的信号但电平不同。远程总线网络用于远距离数据传送,采用RS-485传输,远程网络采用全双工方式进行通讯,通讯速率为500kb/s。本地总线网◤络连接到远程网络上,网络上的总线终端BT(BUSTerminal)上的BK模块负责将远程网络数据转换为本地网络数据。INTERBUS总线上的主要设备有总线终端BT(BUSTerminal)上的BK模块、I/O模块█和安装在PC或PLC等上位主设备中的总线控制板。总线控◣制板是INTERBUS总线上的主设备,用于实现协议的控制、错误〒的诊断、组态的存储等功能ㄨ。I/O模块实现在总线控制板和传感器/执行器之间的接收和数据传输,可处理的数据类型包括机械制造和流程工业的所有标准信号。

                  INTERBUS的主要应用□ 在汽车、造纸、烟草、印刷、仓储、船舶、食品、冶金、木材、纺织、化工卐等行业。欧洲汽车工业▅80%的车身厂和焊接车间,均采用INTERBUS系统的控制方案。在大众的帕萨特生产※线、一汽大●众的Audi A6生产线上、红塔集团玉溪卷烟厂新的生产线,均全面采用了INTERBUS作控制方案。

                  现场控制层由主站(PLC控制器、总线¤分支模块、舞台机械本地I/O),现场总线,从站(总线藕合∏器BK、远程I/O)和现场设备四@部分组成。主站安装于作业室内,从站的数量根据实际需要而定,它分布于车体Ψ 的不同位置。现场控制层主要完成以下功能:(1)各种输入信号的采集;(2)各种控制信号的输出;(3)各种信号的处理;(4)与监控层的通▓讯。

                  本♂系统采用Visu+作为上位监控软件。对于♀过程的组态,所有的Phoenix Contact的HMI设备均使用强大的组态软件Visu+,它除了完全的SCADA功能(例如:操作与监控、趋势图、报警信息等)之外,同时还提供诸如:数据采集、记录、配方管理、数据库连接、企业资源计划系统(ERP)连接等。Visu+软件的开发接口设计清晰、操作直观、所有的组态画面元素能够轻松的通过鼠标点击或拖拽实现。

                  INTERBUS提供了操作舒适的》全面诊断功能,并且Diag+软件工具完全支持这些功能。通过Diag+,可以实现简单而全面的诊断,也可以实现基本的INTERBUS功能。Diag+可以作为独立№的诊断工具来操作,也可以作为ActiveX组件将INTERBUS诊断集成在设备和系统的可视化软件中。图形化设计使得诊断功能可采用低分⊙辨率显示,因此也适用于小型手持诊断设备。这些诊断可以通过INTERBUS主站╱上的任意接口(以太网、V.24和ISA/PCI总线)来完成。这样,通过一个INTERBUS主站,就可以从任何位置对控制系统网络中的每个控制系统实现诊断。这意味着INTERBUS系统的诊断变∩得更加简便和通用。

                  本系统采用PC WORX 5作为下位机编程软件。下位机编程软件PC WORX 5为控制系统提供了一个现代化开发工具。当PC WORX 5连接到现场总线的控制系统▲上时,它不仅提供了符合IEC 61131-3标准和IEC 61131-5标准的方便编程工具,还可方便进『行INTERBUS组态。PC WORX 5还包括对INTERBUS的简易诊断。

                  在当今科学技术迅猛发展的时代,各种新技术、新产品、新的控制〓理念不断涌现。铁路大型养路机械产品电气控制系统的设计思路也应跟上科技发展的步伐,采用新的设计理念和目前世界上比较先进的控制技术。

                  过去,总线在铁路大型养路机械电气控制系统中已经〓有成功的应用。如在普拉塞—陶依尔生产的CEM 100型架线工业总线型道岔打磨车上使用以RS-485工业总线为主、结合Profibus-DP现场总线的控制系统;在CPH型道岔铺换机组上使用以“无线发射器+无线接收器+ CANBUS总线+PLC”的“一对多”控制系统;以“PLC+本地I/O”组成的程序控制系●统,也在D0832捣固车上使用,经过半年多的试验╲,获得成功。

                  现在,工业计算机技术、PLC技术、现场总线技术、网络技术均获得了极大的发展和广泛的应用。本文提出的基于PPC工业计算机、PLC及INTERBUS现场总线的铁路大型养路机械电气控制系统,它集成了柴油机监视控制、高速走行监视控制、作业监ξ 视控制等,它实现了集中监视、集中处理、分散控制,在铁路大型养路机械卐上则是一种新的设计和尝试。它应用于作业工况差的稳定车上,将全面检验系统的各项指标:可靠性、稳定性、舞台机械抗冲击性能、经受高温、高湿◆的能力,特别是抗频率振动性能力。如果该套控制系统在新型稳定车上的应用获得成功,那么,它的设计理念和方法在铁路大↘型养路机械上全面推广使用便成为可能;它作为⌒一种完全不同于普拉塞—陶依尔铁路大型养路机械产品电气控制系统的设计理念和方法,将成为今后具有自主知识产权新产品开发的新的模式和方向。
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