基于PLC的CDC-16道岔搗固車電氣網絡控制系統

劉新偉

（武漢大型養路機械運用檢修段，湖北 武漢 430012）

基于PLC的CDC-16道岔搗固車電氣網絡控制系統

劉新偉

（武漢大型養路機械運用檢修段，湖北 武漢 430012）

養路機械化，是實現鐵路線路維修養護現代化、保證鐵路不間斷運輸和行車安全的重要技術手段。為適應鐵路快速、重載以及軌道結構重型化的技術發展要求，大型養路機械需要跟上時代步伐，完成產品升級改造，加快具有自主知識產權產品的研發，加快新產品開發速度，發展核心技術，達到作業車安全隱患提前發現、作業狀況實時監控、設備故障快速處理的能力，滿足線路養護施工安全正點開通要求。

道岔搗固車；PLC；網絡控制

1 CDC-16道岔搗固車原電氣控制系統現狀

CDC-16道岔搗固車原電氣控制系統，主要以控制主機板EK-503P為核心，下面簡稱EK-503P控制系統，主機板通過地址總線、數據線和控制總線與輸入/輸出板、定時器板交換信息。從這些板的信號獲取搗固車作業系統各部件的工作狀態，按照固化在板內程序存儲器的作業，在邏圈以兩塊功率輸出板（EK-554P）為外圍組成的一套邏輯控制系統。控制主機板通過輸入/輸出板的輸入端檢測搗固車作業系統各部件的工作狀態，經過邏輯運算后，結果送至各輸入/輸出扳的輸出端，控制作業系統相應部件。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果一個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器的所有觸點（常開或常閉）不論在繼電器線路的哪個位置，都會立即同時動作，該控制系統存在以下不足：①各子系統的監視部分都使用模擬儀表或數字顯示器或指示及報警燈，監視儀表、指示及報警燈安裝位置分散，模擬儀表信號僅用作顯示而未進入過程控制，難以進行集中實時監控；②作業監視控制子系統中各I/O信號的接線方式均為“終端的傳統接線方式，集中控制模式使得作業主控制柜體積較大，I/O信號傳統的接線方式，使作業主控制柜中有大量連接電纜，使斷點和接點增加而增加故障點，讓檢修和維護變得復雜；③軌道參數記錄系統為一個獨立的系統，與微機及計算機系統沒有通訊和數據交換。針對上面列舉的不足，有必要設計一種新型電氣控制系統，解決上述存在的問題。

2 道岔搗固車新型電氣網絡控制系統

道岔搗固車電氣網絡控制系統，是基于西門子S7-300系列PLC及工業以太網組成。PLC作為繼電器控制盤的代替物，其核心為計算機芯片，因此與繼電器控制邏輯的工作原理有很大差別。與EK-503P控制系統的相比，PLC的CPU可以采用順序逐條地掃描用戶程序運行的方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。這在很大程度上避免了程控的混亂，可以加強系統的穩定性。

（1）道岔搗固車電氣網絡控制系統結構。根據鐵路大型養路機械控制系統的特點，基于西門子S7-300系列PLC及工業以太網的CDC-16道岔搗固車電氣制系統網絡結構，主要由1個PLC主站、6個作業子站、5臺人機交互機（HMI）、1臺線路參數輸入計算機、2個交換機、1個安全網關及眾多外圍電氣設備（傳感器、開關、電磁閥）等組成，它分為兩層：監控層和現場控制層。

（2）道岔搗固車電氣網絡控制系統工作基本原理。①CPU模塊，型號CPU317-2DP/PN，主要是為了進行信號的收集，可以依據編制的程序進行執行。因為結構中含有微處理器以及存儲結構，所以能夠依據不同的程序以及數據進行操作，完成任務；②分布式I/O，包含IM153接口模塊，SM321數字量輸入模塊、SM322數字量輸出模塊、SM331模擬量輸入模塊、SM332模擬量輸出模塊、SM334和SM335模擬量輸入/輸出模塊。采集各種按鈕、電位器、傳感器、開關等設備的輸入信號，而后將處理過的信號輸出到電磁閥、伺服閥、燈、接觸器；③電源結構，可以將24V的直流電壓轉化為穩定的5V直流電壓，為背板總線提供5V的直流電；④PROFIBUS-DP及以太網通信結構，能夠實現對于遠程界面以及計算機設備之間的通信，能夠把信號進行傳遞完成處理；⑤編程模塊，通過軟件，實現操作與監控、報警信息等數據采集記錄、故障全面診斷功能；⑥利用安全網關，實現外網與作業車控制系統內網的互聯，采用3G無線網絡發送工程數據，實現設備狀態遠程監控。

（3）道岔搗固車電氣網絡控制系統優點。①PLC的輸入/輸出系統功能完善、互換性大、兼容性高、容量大、性能可靠，適應于各種形式和性質的開關量或模擬信號的輸出與輸入；②模擬化結構，硬件、軟件開發方便。PLC的硬件結構全部采用模塊化結構，適應大小規模不同、功能復雜程度及現場環境各異的各種控制要求，硬件系統安裝方便，接線簡單，連接可靠，所以PLC控制代替EK-503P非常便捷；③PLC操作方便，維護、改造容易。PLC的輸入/輸出系統能夠直觀地反映現場信號的變化狀態，以及對系統各個狀態均有醒目的指示，有利于運行及維護人員監視系統的工作狀態，可以方便地調整系統的編程和組態；④性能穩定、可靠性高。PLC產品有其嚴格的技術標準，確保PLC在惡劣的工作環境下的正常運行；⑤PLC技術成熟，有專門的教科書，面向大眾化，容易學習了解。它具有較高的性能價格比，它的引入能降低搗固車系列產品生產成本的支出，能給用戶和制造廠家帶來明顯的經濟效益。

3 結束語

西門子PLC可以通過以太網將自動化系統連接到企業內部互聯網、外部互聯網和因特網，實現管理網絡與控制網絡的數據共享。以太網的靈活性好，現有的設備可以不受影響地擴展，可以通過無線電話網實現遠程數據交換。工業以太網數據量較大、傳輸距離較遠、傳輸速率快，可以適應環境惡劣和抗干擾要求高的工業場合。鐵路大型養路機械產品電氣控制系統的設計思路也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將成為主要趨勢。

［1］鐵路職工崗位培訓教材編審委員會.大型線路機械司機（搗固車基本知識部分）［M］.北京：中國鐵道出版社，2014.

U418.4+3

A

1671-3818（2016）10-0100-01