2010年5月
第46卷第5期
铁道通信信号
RAILWAYSlGNAUUNG&COMMUNICATION
Mav2010
VoL46No.5
基于西门子S7—200PLC的
64D半自动闭塞故障诊断系统
丁军+
新一代PLC不仅能实现一般的逻辑控制,还
具备了包括模拟量在内的数值处理和网络通信等功
能。通信能力的增强,使PLC可通过网络构成分
布式系统,从而便捷地完成复杂的控制
。
1 641)半自动闭塞故障诊断系统要求
1.监测半自动电路动作顺序,发现错误故障
及时报警。
2.监测车站值班员办理区间半自动操作程序
和意图,实时记录并保留。
3.实时记录两车站之间半自动外线电压值、
脉冲极性,以确定外线断线、混线等故障。
4.监测继电器励磁、缓放和自保状态,以判
断继电器故障和电容故障。
5.存储线路电压值、车站值班员办理过程、
继电器动作顺序、故障信息、历史数据等,每条记
录信息附有相应实时时钟,供分析故障参考。
2硬件组成
根据64D半自动闭塞故障诊断系统的要求,
确定该系统的硬件组成,主要包括中心处理单元、
扩展模块、人机界面、传感器、辅助电源等。
1.中心处理单元采用s7—200系列中的CPU
224XPCN,该单元本身具有开关量输入和开关量
输出接口,及2个通信口,可以根据不同的要求,
设置各自的通信速率,方便灵活。在满足中央处理
单元与人机界面通信的同时,还可以扩展与微机监
测或别的上位机的通信。
2.该系统监测16个开关量和1个双极性脉冲
模拟量,因此需扩展1个开关量模块EM221和1个
模拟量模块EM231。
3.人机界面采用北京昆仑通态的面向现代工
业的彩色触摸式显示屏,人机界面作为主站与PLC
·中铁第一勘察
院通信信号处高级工程师,710043西安
收稿日期:20lO.0l-2l
实时通信,从PLC中读取各个变量的数值,经过
处理后非常直观地把PLC采集到的数据显示出来,
报警信息自动弹出,并记录历史信息,方便故障查
找及分析。
4.传感器将外线上传输的正、负脉冲电压转
换为一5—5V的标准信号,传送给模拟量输入扩展
模块EM231进行A/D转换,然后通过CPU进行数
据处理。
5.辅助电源为各单元模块及传感器提供工作
电源。
3软件设计
软件设计分为PLC主控单元部分和人机界面
上位显示2部分。
1。PLC部分需要完成以下几个功能:监测外
线上的直流脉冲电压、继电器状态及动作顺序的正
确性,监测按钮的状态,并且根据联锁关系,判断
是否有故障产生,输出驱动声光报警器,把采集的
信息经过处理在触摸显示屏上显示出来。系统软件
功能框图如图1所示。
l继电器状态监测}=爿
P==4声光报警
L
l殁钮茯念盟铡广—叫
C
==爿 触摸显示屏
I,rr甄吧压trrt删r—叫
图1 64D半自动闭塞故障诊断系统软件功能框图
被监测量分为数字量和模拟量2种,因此,
在采集处理中也分为2部分,继电器状态、开关状
态等利用CPU模块自带的数字量输入口和数字量
扩展模块进行采集;而外线电压则利用扩展的模拟
量扩展模块EM231进行采集,采集到的数字量不
需处理,只需分配一定的地址空间即可;而模拟量
则需进行滤波、转换、显示等多个环节的处理。除
了硬件电路的滤波之外,在内部程序处理中采用了
“加权滤波”的滤波方式。PLC软件的主程序采用
一53—
万方数据
铁道通信信号2010年第46卷第5期
S7-200PLC的顺序控制指令SCR、SCRT、SCRE,
按照闭塞过程检查各部分的状态及运行情况是否正
确,并且把采集到的继电器状态、按钮状态等开关
量信息按照位(bit)格式存放,外线电压的脉冲
值处理后按照字格式(word)存放在PLC的指定
区域。
2.触摸显示屏需实现以下功能:通过通信电
缆实时显示作业过程、继电器状态、外线电压以及
当前故障等信息。历史记录能够满足故障诊断要
求,可记录半自动闭塞的控制台按钮的动作过程、
作业过程、外线电压的历史数值和历史故障信息。
每条记录信息附有相应实时时钟。
触摸屏显示程序的编写采用MCGS组态软件嵌
入版,需要设置主控窗口、设备窗口、用户窗口、
实时数据库和运行策略五大部分。
主控窗口主要设置运行和退出系统,设置运行
系统时只需在脚本程序中调用!SysWindow()函
数,设置系统退出时在菜单操作中选择“退出运
行环境”即可。
设备窗口主要设置触摸显示屏与PLC的通信
功能,MCGS组态软件嵌入版中有可供选择的多个
厂家的设备驱动,因此,设置设备窗口也较为简
单。首先选择通用串口父设备,在其子菜单中选择
西门子s7-200PPI,并且分别设置通信方式和PLC
中的各个变量类型已经在PLC中的地址,在系统
运行时通过触摸显示屏便可以从PLC中读取数据。
用户窗口可以根据用户自己的需要,灵活地编
辑各种画面,并且可以在用户画面中采用多种
现
形式直观地显示出各变量的数值或者状态,在图形
中定义好各个变量对应的PLC地址即可。图2所
示为继电器状态图,其中各个继电器的状态根据
PLC中对应数据的变化动态刷新。
图2继电器状态
实时数据库中添加系统中所有的变量,并且
定义相应的变量类型,设置报警优先级和类型。
运行策略中设置系统中应用到的各种策略,包
括系统启动、退出、报警、数据保存以及时间循环
等,是系统中必不可少的一部分。
触摸显示屏从PLC的固定地址中读取各个变
量的数据,并且根据变量的变化,在触摸显示屏上
动态的显示。
4结束语
西门子S7-200PLC功能强大,编程方便,可靠
性高,应用灵活方便;触摸屏显示美观,操作方
便,组成的监控系统简单、紧凑、可靠。经过现场
测试及验证,该系统非常可靠,完全能满足对64D
半自动闭塞系统的监测,适应于现场的要求。
(责任编辑:陈宝安)
(上接第23页)
将更加安全、可靠、准确,但这样传输的数据量要
相应增大;②物理层目前采用双绞线接口的普通网
线传输数据,如果改用计算机联锁系统的光纤传输
方式,也就解决了采用CSM与其他各子系统间增
加2层安全
引起的传输数据量增加问题,同时
也就避免网络阻塞的可能。以上2点建议都是需要
在增加软硬件成本的前提下才能实现,因此,需要
在确保安全可靠的前提下考究成本与效率的合理
性、可行性搭配,为今后的CTCS-3级列控系统发
展中选择更优
,进一步提高整体系统的安全性
·-———54.--——
和可靠性,实现整体系统零故障率,并兼顾高效舒
适性做一个可行性的铺垫。
参考文献
[1]科技运[2008]34号.CTCS-3级列控系统总体技术方
案(V1.0)。
[2]EN_50159—1:2001.Railway印plications—Communica·
fion。signalingandProcessingsystems-Part1:Safer-re—
latedcommumcafiOnindosedtransmissionsystems铁道
应用:封闭式传输系统中安全通信要求.
[3]EN-50159-2:2001.Railwayapphc砒ions—Communica-
tion,signalingandProcessingsystems-Part2:Safer-re—
htedcommunicationinopentransmissionsystems铁道应
用:开放式传输系统中安全通信要求.
(责任编辑:沮志红)
万方数据