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Quantum PLC的应用(三)

上海宝钢集团一钢公司铁路信号微机联锁系统分为炼铁站微机联锁系统和原
料站微机联锁系统以及运输处、铁路站调度监督系统。
 炼铁站联锁道岔80组,设置信号机162架(进路信号机2架、进站信号机1架、
出站兼调车信号机18架、调车信号机129架、预告及复示信号机3架、车间信号9架
)、轨道电路149段。原料站联锁道岔48组,设置信号机89架(进路信号机2架、
进站信号机1架、出站兼调车信号机18架、调车信号机66架、预告信号机1架、翻
车信号机2架、车间信号机9架)轨道电路89段。
1、 系统方案 
 1.1炼铁站、原料站信号均采用微机联锁系统,微机设备配以接口电路等,利 
用软件完成信号、道岔及进路之间的联锁。 
 1.2采用美国莫迪康Quantum系列微机设备作为联锁机,国内市场供货研华工 
控机为上位机,各站上位机中一台为控制机,一台为维修机。 
 1.3 维修机经二级密码解除后,维修机可转为控制机。 
 1.4 联锁机完成车站信号、区间闭塞等信号联锁功能。 
 1.5 控制机完成系统的控制及监视,并接受铁路站运输作业命令。 
 1.6 维修机完成系统的监视,及对轨道电路电压的测试。 
 1.7 微机联锁满足6502电气集中技术条件,满足故障---安全要求。 
 1.8 炼铁站与张庙站方面设置列车接发进路;与原料站方面设计列车和调车 
进路;其他站内进路为调车进路。 
 1.9 原料站与何家湾站方面设列车接发进路;与炼铁站方面设列车进路和调 
车进路。其它站内进路为调车进路。 
 1.10 道岔控制采用交流转辙机。 
 1.11 轨道电路原则上采用交流连续式轨道电路,但车间内轨道电路和压不死 
轨道电路区段则采用电子高压脉冲轨道电路。 
 1.12 列车信号机设灯丝转换装置。 
 1.13 轨道电路室内外设备设防雷防护。 
 1.14 炼铁站与张庙站站间采用64D继电半自动闭塞与原料站设场间联系电路 
。 
 1.15 原料站与何家湾站站间采用64D继电半自动闭塞;与炼铁站间设场间联 
系电路。 
2、 系统主要功能 
 2.1 能办理全站列车进路、调车进路及迂回进路,在设备故障时还可办理引 
导进路及引导总锁闭进路。 
 2.2 采用按压始终端办理进路方式,调车进路可一次办理由几条基本进路构 
成的长进路,也可逐条分段办理。 
 2.3 属于敌对进路的信号不能同时开放,只有检查了进路中所有轨道区段空 
闲,有关道岔位置全部正确且已锁闭在规定位置上,敌对关系照查无误时,信号 
才能开放。 
 2.4 具有信号正常关闭功能,特殊关闭功能,防止自动重复开放信号功能及 
人为开放信号功能。 
 2.5 具有各种锁闭及解锁功能,当区段漏解锁时具有对故障区段单独解锁功 
能。 
 2.6 具有道岔单独操作功能,可进行道岔定、反位的转换,单独锁闭或解锁 
道岔。 
 2.7 能自动记录值班员操作时间及按钮号,通过不同值班员输入的密码的不 
同,可区分值班员。每次值班员按下的按钮,计算机记录操作按钮名称和时间。 
 2.8 能自动记录并存储产生错误时间及代码。 
 2.9 联锁电路满足故障---安全原则,表示道岔位置、道岔解锁、区段空闲及 
敌对照查等涉及行车安全的继电器。均以继电器的释放时间导向安全为原则,最 
大限度地满足故障安全要求。 
 2.10 CRT显示与室外一致,车站名称,时钟及报警提示放在显示器上方,站 
场放在显示器中间,各种功能键按钮放在显示器下方。 
 2.11 监视输入、输出口、熔丝报警、灯丝断丝、道岔总启动及按钮工作情况 
。 
 2.12 轨道状态监视。 
 2.13 道岔动作及状态监视,道岔在定位或反位时,岔尖分别接通其对应的开 
通位置,道岔在转辙时,岔尖闪动,连续闪动13笔以上,则判断为挤岔;信号状 
态的监视,显示器上信号机开放个数及颜色应与室外一致。 
 2.14 系统硬件监视,系统对硬件设备进行在线测试,将其故障性质和位置显 
示出来。 
 2.15 自动记录一个星期内作业数据,并根据需要可进行打印。 
3、 系统结构及配置 
 系统由室内的工业控制机和安装继电器的接口柜及操作键盘、鼠标、显示器 
、供电系统等组成,完成系统的联锁、监测、管理控制和表示信息的处理。控制 
机的输出驱动继电器,并通过它控制道岔、信号等设备,控制机的输入点采集道 
岔、信号、轨道等表示信息及操作系统控制命令信息。电源屏提供所需的各类电 
源。彩色显示器显示站场图形和机车车辆运行情况,供信号值班员了解道岔位置 
,信号显示状态,轨道电路占用等情况。室外的现场设备为电动转辙机、信号机 
、轨道电路等。 
 炼铁站、原料站的微机联锁系统中的PLC采用双机热备,I/O远程站为系统共 
用。上位机与PLC联锁机之间的通信是MB+网,PLC与远程站之间的通信采用MB网 
络。 
4、 微机系统特点 
 4.1 主机扫描速率达0.3MS/K 。 
 4.2 由主机到各远程站都由RG6双层屏蔽同轴电缆连结,利用当今世界上最快 
的I/O网络,以满足现场数据采集的控制的实时性和可靠性。其I/O网络速度为 
1.544MbPS 。 
 4.3 应用最广的MODBUS PLUS管理网络,速度达1MbPS,网络吞吐量20000寄存 
器/秒,操作站、维修站、工程师站与PLC主机都通过MB+网络进行数据交换。操 
作站与维修站互为备用。 
 4.4 MB+协议为工业标准,可通过RS232口与其他设备通信。 
 4.5 PLC所有模板均可扦入基板的任一槽中。 
 4.6 PLC所有模板允许热更换(带电扦拔)。 
 4.7 Quantum PLC与984向前、向后兼容且软件兼容。 
 4.8 Quantum PLC自动化系列产品是Schneider集团在90年代推出的全新概念 
控制系统。它延续Modicon 984系列PLC的原有特性,并提供了许多新的特性来提 
高系统性能,增加了功能并降低了系统总成本。 
 4.9 灵活的组态及基板配置,先进的模拟量技术和开放的软件解决方案。 
 4.10 适于苛刻的工业环境,可选冗余电源、电缆为重要场合提供安全保障。 
 4.11 简单的配置规划,使用转动开关设置全部地址,I/O由软件组态,采用 
同样的I/O接线端子使系统操作简单易用。 
 4.12 Quantum 自动化系列是全系列兼容的PLC系统,有利于控制规模的扩展 
。远程I/O支持31个远程站,PLUS网络支持64个节点。 
 4.13 Quantum 自动系列支持MODBUS协议,可与其他有关控制系统方便地实现 
通信。 
 4.14 BM85是一个MB+口,四个MB口的网络复合桥,通过它可将MB网上的设备 
联到MB+网上。 
5、 系统设计 
 5.1 Quantum主机及双机热备 
 Quantum主机是快速更换要求的扦槽式模板,主机包括中央处理单元、本地 
I/O处理器、内部存储器及通信口。用户能对其进行编程,使用其强大的内部指令 
来实现逻辑控制,处理其模拟量、开关量、炼铁站、原料站的微机联锁系统均采 
用Quantum双机热备,通过CPU的冗余系统具有非常高的可靠性和实用性。双机热 
备是基于两套完全相同的PLC控制器,这两套PLC控制器彼此相连并且配置同一套 
远程I/O网络,用一套软件,如果一台PLC控制器失效,则另一台PLC将接替控制整 
个I/O网络。 
 5.2 控制机与维修机互为备用 
 控制机是提供信号值班员排列进路,取消进路,人工解锁进路、重复开放信 
号以及单独道岔操作用。维修机是供信号维修人员了解站信号设备运行状况等监 
视用,另外,维修人员可利用微设备检测轨道电路电压等,为维修提供其维修用 
数据。本系统设计在特殊情况下,一旦控制机有故障,只有在解除二级密码(电 
务段级及运输部调级)条件下,维修机可转换为控制机,因此它也解决了操作机 
的备用机问题。 
 5.3 接口电路及接口柜 
 微机联锁系统接口继电器电路,一般是执行继电器,它直接涉及行车安全, 
故采用国家鉴定专用AX型安全继电器,接口电路是微机联锁系统保证安全的重要 
一道防线,因此,采用故障导向安全的电路。根据上钢一厂信号平面布置图要求 
,其接口电路包括调车信号机、出站兼调车信号机、进站信号机、进路信号机、 
翻车机信号机、车间信号机、轨道电路、道岔以及64D半自动及场间联系等接口电 
路。 
 这些接口电路(除轨道电路外)又分为输入接口电路和输出接口电路。所有 
接口电路的元器件按信号机、道岔、轨道等种类设计为信号柜、道岔柜、轨道柜 
、综合柜等,各柜设备、元件按有规则的布置。接口柜设备按10层布置,1-9层 
为组合层,0层分为01、02层,01层设电源端子板、空气开关、18柱端子板(1层 
一块,并与分线盘一一对应),02层设电缆扦座、18柱电源端子板(关每层用电 
源,数量根据电源种类而定,把18柱端子按单、双分开相连,单接电源正,双接 
电源负。所有种类电源的十八柱端子分的1、2送第一层用,3、4送第二层用,17 
、18送第9层用)。这样做到了组合内部标准配线,各组合与0层的配线也很有规 
律。只要了解一个组合的配线,就掌握了整个柜的配线规划。即使维修人员不查 
图纸,也可对其设备进行维修。 
 5.4 电源屏 
 由于炼铁站和原料站三相供电线路不平衡,故在设计中采用参数稳压器分散 
稳压的微机电源屏,此电源屏具有现行集中调压铁路信号电源屏的功能,而电源 
种类更多,性能更好,它向微机联锁设备提供高可靠、高质量的电源。其特点: 
与现行集中调压电源屏相比较,取消了感应式调压器,因此,没有运行部件,无 
磨耗,避免了电感生负载;按照各供电路的实际需要分别采用它们各自的稳压模 
块,且稳压范围宽,响应速度快,本供电电路故障时,不影响其它供电电路;采 
用中小功率的稳压模块,把总发热量分开,使单个稳压模块的温升不会超标,自 
然冷却;适用于三相供电线路不平衡的车站。稳压范围220±20%,稳压精度220 
±3% 。 
 5.5 熔丝报警装置 
 本设计中另层上熔断器采用梅兰日兰空气开关,各组合中的熔断器采用熔丝 
报警装置,当熔丝断丝时,熔丝报警装置上红灯开,自动向维修人员报警,同时 
显示器上相应提示。维修人员不用判断就能发现熔丝断时的熔断器的位置。 
 5.6 预留设计 
 钢铁厂铁路线路、站场在布置上稳定性差,有时刚建好的线路,过段时间就 
要求改变。为了适应这种变更,尤其是增加道岔的改变,为此,设计中对每个站 
,多预留了三组以上的信号预留设计。 
6、 系统编程软件特点 
 6.1 梯形图逻辑和参数量注解的编程更清楚理解程序。 
 6.2 以符号编程可使编程人员能比记数码更为直观地记住特殊含义的报文。 
 6.3 下拉式菜单,快速键及上下文帮助,可减少击键次数,且可提供命令和 
指令的详细说明。 
 6.4 切割、拷贝、剪贴和参数的偏移性能为复制梯形图显著地减少工作量。 
 6.5 以保存改变状态的方法来防止此编辑的内容丢失。 
 6.6 梯形图逻辑宏功能,它可简化编程,对于重复的程序内容可只写入一次 
,但可经常使用,即使用新的参数号也允许。 
 6.7 输入和输出注释的ASCII文件,它允许你使用字处理器,这样具有更了的 
编辑能力。 
 6.8 从接点追踪到它的网络,这样简化了对某个特殊输出接点的检索。 
 6.9 在逻辑复杂、网络数较多的以及有多个远程站的时候,MODSOFT可以利用 
系统结构的解读逻辑与对I/O站服务的并行处理手段为优化系统的吞吐量,即用段 
调度来修改逻辑的解读顺序,以提高关键I/O的吞吐量,改进系统的性能和改善通 
讯端口的服务。 
 6.10 MODSOFT软件在应用中直接使用的编程指令有100多条,另外用户还可以 
根据系统的具体要求,通过装载功能块实现其特殊功能。 
7、 INTOCH控制软件 
 7.1 主体软件 
 运行WindowsNT操作系统其特点如下:
 7.1.1 强大的图形画面显示功能,支持1024×1280分辨率,颜色大于256色 
,用户可定义的动态工艺流程图>100,能使画面目标移动、整形、旋转、组合、 
分割、缩放等,能够利用和编辑的内部的动态符号库,并且可以模拟传统仪表进 
行画面设计,各画面之间可任意交换有关图形。 
 7.1.2 变量标志。用户可以对所有数据元素设置标签名,并且所有名称在 
系统的应用程序中可以利用,总标签量>5000点。 
 7.1.3 动态图形。能模拟现场工艺流程,使画面处于动态显示状态,并可 
以设置所有参数,对功能键可设置有意义的目标,并用可对功能键编写命令语句 
。 
 7.1.4 报警。报警提供时间,报警描述报警类型,报警时现场数据及相关 
的工艺操作画面的高级和可于理解的信息,并能形成报警历史库,供用户查证。 
 7.1.5 趋势工具,通过清晰的交互式的画面展示实时历史数据,以指出操 
作过程的趋势及有关问题,趋势曲线>100条。 
 7.1.6 还提供计算模块,事件多级驱动,多窗口显示,数据记录和报表生 
成。 
 7.1.7 Windows NT实时多任务操作系统,无病毒,各操作站运行于 
WindowsNT位实时多任务操作系统环境下,Intoch图形监控系统能动态监视和控制 
现场过程,准确反映现场状态,实现控制室与现场同步。 
 7.1.8 上位机操作系统采用WindowsNT4.0 workstation组态软件采用 
Intoch6.0,是功能非常强大的标准32位桌面操作系统,比基于Windows95的系统 
有很强的稳定性和安全性,有更高的绘图和程序执行效率,是用户更好的选择。 
 7.1.9 Intoch具有简明作图、组态、编程方式,易于被用户所掌握,利用 
之间的链接,只需作简单的DDE组态,并能与微软及其它的软件产品相连,有很强 
的扩展性,应用软件可自动升级。 
 7.2 接口软件Intoch MB+ DDE Seruer 
 7.2.1 MB+ I/O驱动程序是为了处理(一个或多个)微机与MODICON PLC之 
间接口问题而设计的,它能建立和维护Intoch数据表的内部联结,并且可保持双 
方数据更新的同步进行。 
 7.2.2 MB+ I/O驱动程序使用方便,所有读和处理过程都由一个组态文件定 
义,组态文件格式只有一种,用户能够很快掌握并自选编制,驱动程序功能如下 
: 
 7.2.2.1 根据组态文件的命令来从PLC获取数据并把数据送给Intoch 。 
 7.2.2.2 Intoch数据表的更新,也可通过组态文件送给PLC。 
 7.2.2.3 提供Intoch与PLC之间的通讯状态报告。(汤大凯)

(上海宝钢集团一钢公司)

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