安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在城軌車輛生產(chǎn)線上的實(shí)際應(yīng)用

李瑜

摘要：主要介紹了機(jī)械開(kāi)關(guān)、電氣開(kāi)關(guān)、門(mén)禁磁卡三聯(lián)鎖相結(jié)合的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在城軌車輛生產(chǎn)調(diào)試線的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：安全聯(lián)鎖;生產(chǎn)線;主控調(diào)度室;城軌車輛

0 ?引言

機(jī)械開(kāi)關(guān)、電氣開(kāi)關(guān)、門(mén)禁磁卡三聯(lián)鎖相結(jié)合的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，保障了城軌車輛生產(chǎn)調(diào)試線上安全零事故，在抗干擾和可靠性方面性能突出，該技術(shù)在目前的軌道交通車輛生產(chǎn)領(lǐng)域中廣泛運(yùn)用，也突顯了企業(yè)管理方面的標(biāo)準(zhǔn)化。

1 ?系統(tǒng)概況及組成

我公司城軌車輛生產(chǎn)基地，靜調(diào)整備廠房?jī)?nèi)，共有7條試驗(yàn)線，1號(hào)至4號(hào)試驗(yàn)線上的每條接觸網(wǎng)的滑觸線上，輸送了直流750V、1500V兩種電壓制式，在5號(hào)至7號(hào)試驗(yàn)線接觸網(wǎng)的滑觸線上，輸送了直流750V、1500V、3000V和交流27.5kV四種電壓制式。每一條生產(chǎn)試驗(yàn)線分為東西兩段2個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)位，分別供電，每段為1個(gè)臺(tái)位，共14個(gè)臺(tái)位。

在每個(gè)臺(tái)位上方的接觸網(wǎng)上都設(shè)置有雙面顯示文字的LED高壓警示牌，有高壓通電的情況下顯示不同的電壓等級(jí)內(nèi)容，顏色為為紅色。無(wú)高壓時(shí)顯示當(dāng)前該臺(tái)位供電狀態(tài)，顏色為綠色。每個(gè)臺(tái)位都配有黃、紅兩種高壓警示燈，紅燈代表高壓送電警示燈，黃燈代表車輛運(yùn)行的警示燈，并帶有蜂鳴提示。當(dāng)出現(xiàn)緊急事故時(shí)，廠房?jī)?nèi)安裝有緊急斷電按鈕，拍下緊急斷電按鈕，廠房?jī)?nèi)14個(gè)臺(tái)位接觸網(wǎng)上的DC750V、DC1500V、DC3000V、AC25KV的所有高壓全部緊急斷電。

每個(gè)臺(tái)位都配置了一個(gè)登車頂作業(yè)的登車梯，每個(gè)登車梯上安裝一套門(mén)禁設(shè)備，配有6張門(mén)禁磁卡，一次只允許最多6個(gè)工作人員登頂作業(yè)。每個(gè)登車梯門(mén)禁上安裝一個(gè)電鎖、兩個(gè)門(mén)禁磁卡器（進(jìn)門(mén)刷卡器，出門(mén)刷卡器）、一個(gè)控制器（連接電磁鎖與門(mén)禁磁卡器的），控制器實(shí)時(shí)讀取電磁鎖與門(mén)禁卡的狀態(tài)，該控制器與牽引變電所“主控調(diào)度室”計(jì)算機(jī)上管理軟件實(shí)時(shí)通訊。由于在管理軟件上已做人機(jī)畫(huà)面監(jiān)控顯示系統(tǒng)，可以動(dòng)態(tài)顯示登梯作業(yè)人數(shù)，作業(yè)時(shí)間，作業(yè)卡號(hào)。并有事件記錄保存到管理軟件中，供以后調(diào)用查看。

調(diào)度人員需要查看每條送電臺(tái)位的6張登頂作業(yè)卡是否全部送回“主控調(diào)度室”，接地桿是否摘下放到接地桿控制箱中，如果“主控調(diào)度室”管理軟件顯示登頂門(mén)禁卡沒(méi)刷卡或少刷卡，管理系統(tǒng)軟件將不發(fā)出送電信號(hào)，調(diào)度人員也不予送電。每個(gè)門(mén)禁控制器實(shí)時(shí)與“主控調(diào)度室”管理軟件通訊，刷卡人數(shù)能夠準(zhǔn)確的在管理軟件上顯示，為防止尾隨即一卡進(jìn)多人，在梯子上安裝兩個(gè)對(duì)射光柵傳感器，一個(gè)檢測(cè)進(jìn)入登車梯的人數(shù)，一個(gè)檢測(cè)出去登車梯的人數(shù)，傳感器檢測(cè)的人數(shù)和門(mén)禁刷卡器檢測(cè)到的人數(shù)在上位機(jī)做一個(gè)核對(duì)，如果傳感器和刷卡器檢測(cè)到的人數(shù)不符，管理軟件將發(fā)出蜂鳴報(bào)警信號(hào)，通知調(diào)度人員處理。

2 ?機(jī)械開(kāi)關(guān)、電氣開(kāi)關(guān)與門(mén)禁磁卡相結(jié)合的三保險(xiǎn)安全聯(lián)鎖系統(tǒng)

在牽引總變電所“主控調(diào)度室”內(nèi)配置了鑰匙聯(lián)鎖控制柜，柜內(nèi)設(shè)計(jì)采用了英國(guó)Castell機(jī)械開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖的ABC鑰匙交換盒。插入鑰匙A或B或C，一把初始鑰匙后，才能按順序取出其余鑰匙。鑰匙交換盒是機(jī)械開(kāi)關(guān)和電氣開(kāi)關(guān)與門(mén)禁之間相互聯(lián)鎖的關(guān)鍵部件。

2.1 安全聯(lián)鎖在登車頂調(diào)試作業(yè)時(shí)所起的作用

當(dāng)工作人員申請(qǐng)使用某個(gè)車輛生產(chǎn)試驗(yàn)臺(tái)位，要登車頂調(diào)試作業(yè)時(shí)，申請(qǐng)辦理登頂作業(yè)申請(qǐng)單后，調(diào)度人員在總變電所控制室內(nèi)的隔離開(kāi)關(guān)柜上，拔出高壓隔離開(kāi)關(guān)通電鑰匙，隔離開(kāi)關(guān)的鑰匙和機(jī)械鎖鑰匙A是拴在一起的。將機(jī)械鎖鑰匙A帶到“主控調(diào)度室內(nèi)”，插入鑰匙連鎖控制柜對(duì)應(yīng)的A孔后，方可按順序拔出鑰匙B（A置換B），帶著鑰匙B離開(kāi)調(diào)度室，到想要進(jìn)行登車頂試驗(yàn)作業(yè)對(duì)應(yīng)臺(tái)位旁的高壓接地桿控制箱上，插入鑰匙B，打開(kāi)箱門(mén)取出高壓接地棒，懸掛在該臺(tái)位試驗(yàn)線接觸網(wǎng)的滑觸線上，懸掛完接地桿后，按順序拔出高壓接地桿控制箱上的鑰匙C（B置換C），到要登車頂試驗(yàn)作業(yè)的登車梯門(mén)口處，用鑰匙C打開(kāi)登車梯門(mén)鎖，登車梯的門(mén)打開(kāi)后，工作人員依次進(jìn)入車頂調(diào)試平臺(tái)，進(jìn)入的每個(gè)工作人員都要刷門(mén)禁卡，方可進(jìn)行車輛生產(chǎn)、試驗(yàn)作業(yè)。

當(dāng)車頂作業(yè)結(jié)束后，工作人員使用門(mén)禁磁卡打開(kāi)登車梯門(mén)，依次刷門(mén)禁卡出門(mén)，其中一名工作人員取出門(mén)外側(cè)的鑰匙C，關(guān)閉好登車梯門(mén)，方可撤離。在接觸網(wǎng)不送電的過(guò)程中，接地桿始終是懸掛在接觸網(wǎng)上的，即鑰匙C在調(diào)試工作人員手中，任何人無(wú)法對(duì)此條接觸網(wǎng)線路送電操作。14個(gè)試驗(yàn)臺(tái)位接觸網(wǎng)的機(jī)械鑰匙是不通用的。

2.2 城軌車輛進(jìn)入送電調(diào)試階段時(shí)過(guò)程

當(dāng)需要給某個(gè)試驗(yàn)工位送電時(shí)，首先辦理好高壓送電操作票，然后去車間內(nèi)，將接地桿從接觸網(wǎng)取下，放回到高壓接地桿控制箱位置上，插入鑰匙C，按順序拔出高壓接地桿控制箱上的鑰匙B（C置換B），工作人員持鑰匙B和收回的6張門(mén)禁磁卡，歸還到“主控調(diào)度室”，觀察監(jiān)視器中登車梯平臺(tái)上是否有人，確認(rèn)無(wú)誤后，將機(jī)械鎖鑰匙B帶到“主控調(diào)度室”，插入鑰匙連鎖控制柜對(duì)應(yīng)的B孔后，按順序拔出鑰匙A（B置換A），帶著鑰匙A到總變電所控制室內(nèi)的隔離開(kāi)關(guān)柜上，插入隔離開(kāi)關(guān)鑰匙，轉(zhuǎn)到啟動(dòng)檔位，即可送電。

①高壓隔離開(kāi)關(guān)閉合聯(lián)鎖框圖如圖1所示。

②高壓隔離開(kāi)關(guān)閉合與門(mén)禁、LED屏、動(dòng)車信號(hào)燈的聯(lián)鎖框圖如圖2所示。

③高壓隔離開(kāi)關(guān)分閘與LED屏、作業(yè)門(mén)禁的聯(lián)鎖框圖如圖3所示。

3 ?安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置

3.1 安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的硬件配置

主要配置有PC監(jiān)控管理機(jī)，以太網(wǎng)交換機(jī)，工控機(jī)，高壓接地桿箱，登車梯聯(lián)鎖，大屏幕LED信息顯示屏，UPS備用電源，廣播系統(tǒng)，鑰匙聯(lián)鎖控制柜，牽引總變電所內(nèi)所高壓交、直流開(kāi)關(guān)柜信號(hào)采集子站箱，工作臺(tái)位信號(hào)采集子站箱，28個(gè)攝像頭。

主控調(diào)度室內(nèi)可編程控制器S7-315-2DP主機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)、Profibus-DP通訊總線、ET200子站箱（輸入/輸出接口），與現(xiàn)場(chǎng)的各種狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，顯示各個(gè)試驗(yàn)臺(tái)位的狀態(tài)，控制隔離開(kāi)關(guān)的分合閘操作。

3.2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控及顯示子系統(tǒng)

在主控調(diào)度室內(nèi)設(shè)置了整個(gè)安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，采用“工業(yè)以太網(wǎng)+工控機(jī)+可編程序控制器（PLC）+組態(tài)軟件WINCC”方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控管理。

①2臺(tái)PC監(jiān)控管理機(jī)，用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示14個(gè)工作臺(tái)位上的直流750V、1500V、3000V和交流27.5kV四種電壓供電、牽引總變電所內(nèi)高壓隔離開(kāi)關(guān)分合閘、緊急斷電按鈕、接觸網(wǎng)、登車梯門(mén)禁、高壓接地桿、高壓警示燈、移車警示燈，高壓顯示牌、車輛入庫(kù)門(mén)等終端設(shè)備的狀態(tài)。

②2臺(tái)PC監(jiān)控管理機(jī)，用來(lái)顯示28個(gè)攝像頭的實(shí)時(shí)影像信息。在進(jìn)行車輛調(diào)試整備作業(yè)時(shí)，必須確保作業(yè)人員的人身安全和設(shè)備安全。裝設(shè)攝像監(jiān)控裝置，對(duì)廠房?jī)?nèi)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)可有效防止由于工作人員的疏忽等人為因素造成事故，實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)控確保安全。

③配置大容量UPS（不間斷電源），防止系統(tǒng)意外斷電。

④PLC邏輯控制通訊都采用工業(yè)以太網(wǎng)總線方式。

⑤計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)主要有兩部分構(gòu)成：實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件和調(diào)度管理軟件。實(shí)時(shí)監(jiān)控的人機(jī)界面采用WINCC7.0，主調(diào)度室管理人員可以在顯示器上看到系統(tǒng)狀態(tài)總圖。通過(guò)系統(tǒng)總圖可看到當(dāng)前14個(gè)臺(tái)位的各個(gè)狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)掌握當(dāng)前所有狀態(tài)信息，看到頂部作業(yè)平臺(tái)上的人數(shù)、列車編號(hào)等全部信息。

⑥設(shè)定了用戶權(quán)限管理。

根據(jù)不同等級(jí)權(quán)限的用戶，分配不同權(quán)限，去執(zhí)行系統(tǒng)相關(guān)功能操作。

4 ?結(jié)論

安全聯(lián)鎖系統(tǒng)突出的就是安全二字。機(jī)械開(kāi)關(guān)、電氣開(kāi)關(guān)、門(mén)禁磁卡安全聯(lián)鎖系統(tǒng)使用至今，在城軌車輛生產(chǎn)、調(diào)試、維修等作業(yè)環(huán)節(jié)都發(fā)揮出了非常好的作用。該項(xiàng)技術(shù)在目前的軌道交通車輛生產(chǎn)領(lǐng)域中普遍運(yùn)用，在抗干擾和可靠性方面還是很穩(wěn)定的。突出了企業(yè)安全管理標(biāo)準(zhǔn)化。

利用語(yǔ)音、視頻、計(jì)算機(jī)結(jié)合工控機(jī)加組態(tài)軟件在主控調(diào)度室內(nèi)的顯示屏上顯示有聲、像、圖等大量信息，使管理輕松自如，更加人性化，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理。

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