基于PPC、PLC及現場總線的鐵路大型養路機械電氣控制系統

　　4.2.2現場控制層

　　現場控制層由主站(PLC控制器、總線分支模塊、本地I/O)，現場總線，從站(總線藕合器BK、遠程I/O)和現場設備四部分組成。主站安裝于作業室內，從站的數量根據實際需要而定，它分布于車體的不同位置。現場控制層主要完成以下功能：(1)各種輸入信號的采集;(2)各種控制信號的輸出;(3)各種信號的處理;(4)與監控層的通訊。

　　圖2：基于PPC、PLC及INTERBUS的鐵路大型養路機械控制系統

　　4.3系統硬件配置

　　本系統是基于Phoenix Contact公司的自動化產品配置而成的。主要配置如下：

　　PPC工業計算機：PPC 5115 TP觸摸屏顯示器：TP 15T PLC控制器：ILC 370 ETH 2TX-IB，帶2個以太網端口、1個RS232端口。

　　總線分支模塊：IBS IL 24 RB-T-PAC總線藕合器BK：IBS IL 24 BK-T/U-PAC各種Inline I/O模塊：IB IL 24 DI 16-NPN-PAC，IB IL 24 DI 2-NPN-PAC，IB IL 24 DI 32/HD-NPN-PAC，IB IL 24 DI 4-PAC，IB IL 24 DO 2-2A-PAC，IB IL 24 DO 2-NPN-PAC，IB IL 24 DO 32/HD-NPN-PAC，IB IL 24 DO 4-PAC，IB IL 24 DO 8-NPN-PAC，IB IL 24 TEMP 2 RTD-PAC，IB IL AI 2/SF-PAC，IB IL AO 2/U/BP-PAC，IB IL CNT-PAC等。

　　4.4系統軟件配置

　　系統軟件配置包括Windows NT操作系統、IBS OPC SERVER、Diag+故障診斷軟件、軌道參數記錄及打印程序、上位機監控軟件Visu+、下位機編程軟件PC WORX 5.

　　4.4.1上位機監控軟件

　　本系統采用Visu+作為上位監控軟件。對于過程的組態，所有的Phoenix Contact公司的HMI設備均使用強大的組態軟件Visu+，它除了完全的SCADA功能(例如：操作與監控、趨勢圖、報警信息等)之外，同時還提供諸如：數據采集、記錄、配方管理、數據庫連接、企業資源計劃系統(ERP)連接等。Visu+軟件的開發接口設計清晰、操作直觀、所有的組態畫面元素能夠輕松的通過鼠標點擊或拖拽實現。

　　4.4.2 IBS OPC SERVER軟件

　　OPC適用于可視化的標準運行階段接口。通過IN

　　TERBUS OPC服務器，這個接口可以用于INTERBUS主站和PC WORX編程控制系統、PC接口和嵌入式解決方案中。通過這種方式，可以簡單地與使用OPC客戶端的可視化軟件相連接，如Genesis 32，Visu+等

　　4.4.3 Diag+故障診斷軟件

　　INTERBUS提供了操作舒適的全面診斷功能，并且Diag+軟件工具完全支持這些功能。通過Diag+，可以實現簡單而全面的診斷，也可以實現基本的INTERBUS功能。Diag+可以作為獨立的診斷工具來操作，也可以作為ActiveX組件將INTERBUS診斷集成在設備和系統的可視化軟件中。圖形化設計使得診斷功能可采用低分辨率顯示，因此也適用于小型手持診斷設備。這些診斷可以通過INTERBUS主站上的任意接口(以太網、V.24和ISA/PCI總線)來完成。這樣，通過一個INTERBUS主站，就可以從任何位置對控制系統網絡中的每個控制系統實現診斷。這意味著INTERBUS系統的診斷變得更加簡便和通用。

　　4.4.4下位機編程軟件配置

　　本系統采用PC WORX 5作為下位機編程軟件。下位機編程軟件PC WORX 5為控制系統提供了一個現代化開發工具。當PC WORX 5連接到現場總線的控制系統上時，它不僅提供了符合IEC 61131-3標準和IEC 61131-5標準的方便編程工具，還可方便進行INTERBUS組態。PC WORX 5還包括對INTERBUS的簡易診斷。

　　4.4.5軌道參數記錄及打印程序

　　軌道參數記錄及打印程序是為實現鐵路大型養路機械電氣控制系統中傳統記錄儀功能而開發的一個專用程序。它可以實現軌道參數的記錄、查詢、分析及打印。

　　5結束語

　　在當今科學技術迅猛發展的時代，各種新技術、新產品、新的控制理念不斷涌現。鐵路大型養路機械產品電氣控制系統的設計思路也應跟上科技發展的步伐，采用新的設計理念和目前世界上比較先進的控制技術。

　　過去，總線在鐵路大型養路機械電氣控制系統中已經有成功的應用。如在普拉塞—陶依爾公司生產的CEM 100型架線車上全套使用RS-485工業總線控制系統;在CMG-16型道岔打磨車上使用以RS-485工業總線為主、結合Profibus-DP現場總線的控制系統;在CPH型道岔鋪換機組上使用以“無線發射器+無線接收器+ CANBUS總線+PLC”的“一對多”控制系統;以“PLC+本地I/O”組成的程序控制系統，也在D0832搗固車上使用，經過半年多的試驗，獲得成功。

　　現在，工業計算機技術、PLC技術、現場總線技術、網絡技術均獲得了極大的發展和廣泛的應用。本文提出的基于PPC工業計算機、PLC及INTERBUS現場總線的鐵路大型養路機械電氣控制系統，它集成了柴油機監視控制、高速走行監視控制、作業監視控制等，它實現了集中監視、集中處理、分散控制，在鐵路大型養路機械上則是一種新的設計和嘗試。它應用于作業工況最差的穩定車上，將全面檢驗系統的各項指標：可靠性、穩定性、抗沖擊性能、經受高溫、高濕的能力，特別是抗頻率振動性能力。如果該套控制系統在新型穩定車上的應用獲得成功，那么，它的設計理念和方法在鐵路大型養路機械上全面推廣使用便成為可能;它作為一種完全不同于普拉塞—陶依爾公司鐵路大型養路機械產品電氣控制系統的設計理念和方法，將成為今后具有自主知識產權新產品開發的新的模式和方向。