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基于力控監(jiān)控組態(tài)軟件的動車段安全聯(lián)鎖系統(tǒng)

1.概述

  隨著高速列車和城市輕軌線路的飛速發(fā)展腊脱,車輛段的檢修工作顯得日益復(fù)雜泽衬、繁忙辕芳。由于庫內(nèi)安裝有上千伏的高壓接觸網(wǎng)以及不同設(shè)備交叉作業(yè)之間存在安全隱患,即使是瞬息間的失神或輕微的判斷錯誤都有可能造成嚴(yán)重的后果们豌。采用了鐵路行業(yè)聯(lián)鎖控制的概念涯捻,為防止工傷事件或設(shè)備嚴(yán)重?fù)p失的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)運而生。通常情況下望迎,安全聯(lián)鎖系統(tǒng)由保證平臺登頂作業(yè)人員人身安全的門禁子系統(tǒng)障癌,車輛出入庫信號和警示子系統(tǒng),保護設(shè)備安全的電氣聯(lián)鎖控制子系統(tǒng)辩尊,PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)涛浙,計算機控制子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)組成摄欲。由于作業(yè)庫內(nèi)的作業(yè)需求不同以及檢修作業(yè)的防護等級存在差異轿亮,安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在設(shè)計時從安全可靠性、經(jīng)濟性胸墙、適應(yīng)性來綜合考慮設(shè)備的布局和相關(guān)設(shè)備的聯(lián)鎖控制關(guān)系我注。

2.安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在動車段的設(shè)備布局

  2.1動車段安全聯(lián)鎖系統(tǒng)布局

  1)動車段檢查庫適用于動車車輛運行3萬公里以內(nèi),對動車車頂迟隅、車底進行檢查但骨、維護和保養(yǎng)工作。檢查庫內(nèi)檢修作業(yè)非常頻繁智袭,檢修人員數(shù)量大籍纸、檢修種類繁多。尤其是車頂檢修作業(yè)渊妨,涉及檢修人員的人身安全烹驰,工作前必須使接觸網(wǎng)斷電。

  庫外25米處設(shè)有入庫信號燈夕涧,庫大門處設(shè)有出庫信號燈妈务。3層檢修平臺入口設(shè)有電磁門禁鎖和門禁指示燈,檢修人員使用經(jīng)過授權(quán)的門禁卡才能上下三層檢修平臺东哀。庫前端設(shè)有電控箱,可對庫外隔離開關(guān)進行遠(yuǎn)程控制沃铣。視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過庫內(nèi)和庫前的攝像頭對隔離開關(guān)和庫內(nèi)人員作業(yè)進行監(jiān)視控制尘斧。其布局如下圖1所示:

 

  圖1 列位安全聯(lián)鎖設(shè)備布置圖

  2)動車段中修庫適用于動車車輛每運行30萬公里,主要對動車走行部進行更換暴彻、維修工作派男。庫內(nèi)除檢查庫的檢修平臺外,還設(shè)有固定式架車機冬魏、移動式架車機帮寻、天車乍狐、側(cè)移式接觸網(wǎng)等設(shè)備。除檢查庫的安全聯(lián)鎖設(shè)備以外固逗,將這些設(shè)備納入到聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中浅蚪。例如:天車和側(cè)移式接觸網(wǎng)之間互鎖,不允許同時動作烫罩;移動式架車機和固定式架車機的復(fù)位信號作為允許車輛動作的必要條件惜傲。

  3)動車段臨修庫適用于動車臨時更換單個轉(zhuǎn)向架或輪對以及對車輪進行鏇輪操作時。庫內(nèi)除側(cè)移式接觸網(wǎng)外贝攒,還設(shè)有鏇輪機盗誊、換轉(zhuǎn)向架機等設(shè)備。其中隘弊,鏇輪機哈踱、換轉(zhuǎn)向架機的軌道復(fù)位信號作為允許車輛動作的條件納入到了安全聯(lián)鎖控制中。

3.系統(tǒng)體系架構(gòu)

  隨著工業(yè)控制自動化的不斷提高和計算機在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用梨熙,用戶往往希望能夠從復(fù)雜的按鈕操作中解脫出來开镣,利用計算機的人機界面更直觀、更快捷的了解信息和進行操作秩纹。動車段內(nèi)的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)其底層設(shè)備種類繁多幔时、邏輯關(guān)系復(fù)雜、系統(tǒng)響應(yīng)速度要求快园撵,通過計算機控制子系統(tǒng)和PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)的運用能夠有效的解決這些難題茉油。

  力控監(jiān)控組態(tài)軟件整體的開放性,工程師可基于產(chǎn)品進行系統(tǒng)擴展石沸,通過開放式接口桨农,開發(fā)其自己的應(yīng)用系統(tǒng),它可方便地與標(biāo)準(zhǔn)程序和用戶程序組合在一起使用庵动,建立人機界面捍刑,精確地滿足實際需要。

  動車段的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)利用調(diào)度室的PLC主站和每股道的PLC子站通過CC-LINK線組成的網(wǎng)絡(luò)來進行通訊暮课,從而控制系統(tǒng)中的信號燈法洼、顯示屏、閃爍燈等各項設(shè)備椎吼。并將這些信息通過PLC主站的I/O Driver傳輸?shù)接嬎銠C的力控監(jiān)控組態(tài)軟件上眠琴,使操作人員可以直觀的在計算機界面上進行操作,包括車輛出入庫信號與警示畫面顯示姓建,各個信號燈狀態(tài)顯示诞仓,各個保護設(shè)備的連鎖狀態(tài)和運行參數(shù),以及從PLC傳輸過來的其他數(shù)據(jù)參數(shù)。

  門禁子系統(tǒng)設(shè)有專門的門磁控制器墅拭,安裝在各個檢查庫活玲,數(shù)據(jù)通過專線傳輸?shù)介T磁總控器,所有門禁數(shù)據(jù)可在專設(shè)的門禁計算機中顯示谍婉。同時PLC主站可調(diào)取門磁總控器的數(shù)據(jù)舒憾,上傳到力控監(jiān)控組態(tài)軟件實時顯示各個門禁的狀態(tài)。

  視頻監(jiān)控系統(tǒng)獨立設(shè)置屡萤,通過硬盤錄像機將攝像頭的實時圖像傳輸?shù)秸{(diào)度室的視頻服務(wù)器珍剑,實現(xiàn)各個檢修段的實時圖像監(jiān)控。圖2所示為系統(tǒng)架構(gòu)圖死陆。

  圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

  3.1車輛出入庫系統(tǒng)應(yīng)用

  動車段的調(diào)度控制分為段調(diào)度中心和庫內(nèi)調(diào)度室兩部分招拙。動車入庫前,會先將車輛痛胍耄靠在入庫信號燈外别凤,并利用通信設(shè)備與庫內(nèi)調(diào)度室聯(lián)系。調(diào)度員在收到入庫請求翼辱,向段調(diào)度中心請示并確認(rèn)庫內(nèi)線路安全后乃描,按下入庫指示按鈕。這時入庫信號被開放吴烹,司機根據(jù)白色信號燈入庫進行作業(yè)斯凑。動車出庫時,庫內(nèi)調(diào)度員與段內(nèi)調(diào)度中心聯(lián)系眨攀,確認(rèn)并獲批準(zhǔn)后蛀颓,出庫信號燈落白燈,動車車輛方可出庫扛聂。

  力控監(jiān)控組態(tài)軟件通過其方便友好的開發(fā)環(huán)境艘尊、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計,使組態(tài)工作量大大降低栏付。畫面中根據(jù)車輛出入庫系統(tǒng)要求罚考,可按不同檢查庫和不同股道分別動態(tài)顯示庫內(nèi)外進、出車位狀態(tài)组弥,隔離開關(guān)狀態(tài)笼踩,各個信號燈狀態(tài),以及各項報警狀態(tài)亡嫌。畫面色彩生動戳表,動畫效果真實流暢,使得現(xiàn)場工程師直觀的了解車輛出入庫的實時狀態(tài)昼伴。

  3.2門禁系統(tǒng)應(yīng)用

  動車段安全監(jiān)控系統(tǒng)中,門禁控制子系統(tǒng)中的電磁鎖由調(diào)度室內(nèi)的門禁計算機控制。當(dāng)接觸網(wǎng)無電并且接地桿接地良好時圃郊,門禁計算機自動將作業(yè)門的電磁鎖打開价涝,同時門禁指示燈綠燈亮。檢修作人員可在調(diào)度室登記領(lǐng)取門禁卡后進入檢修平臺作業(yè)持舆。當(dāng)接觸網(wǎng)有電時色瘩,門禁計算機將所有作業(yè)門的電磁鎖鎖閉,同時作業(yè)門指示燈紅燈亮逸寓,此時即使有門禁卡也無法打開作業(yè)門居兆,保證了檢修人員的人身安全。圖3所示為動車段保護人身安全的安全聯(lián)鎖子系統(tǒng)竹伸。

  圖3:動車段保護人身安全的安全聯(lián)鎖子系統(tǒng)

  門禁控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可同時通過PLC總站匯總到力控監(jiān)控組態(tài)軟件平臺泥栖,可實時顯示出入庫車輛人員的門禁卡號,生成各類工作日志報表刹由,為日后的數(shù)據(jù)匯總分析提供了強大的數(shù)據(jù)支持厨刷。

  3.3 計算機和PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)的應(yīng)用

  利用PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和力控組態(tài)軟件相結(jié)合的這種控制模式具有以下幾種特點:

  1)便捷性:由PLC組成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集、邏輯運算和輸出妨菩,以靈活多樣的“組態(tài)方式”來進行系統(tǒng)集成糙枚,將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”,便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能厚饱,縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間檐伞,大大的提高了集成效率。

  2)直觀性:安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的列車進入庫狀態(tài)捕如、信號燈切拳、接觸網(wǎng)有無電、大門信號和爆閃燈等功能都以圖片或動畫的形式綜合體現(xiàn)在力控組態(tài)軟件的控制界面上尖鲜。同時拧亡,各種工位的狀態(tài)顯示欄和操作按鈕都有序的排列在控制界面的下方。系統(tǒng)的狀態(tài)提示和控制操作可以在同一界面進行操作宣璧。圖4所示為安全連鎖系統(tǒng)控制界面谤碳。

  可生成各個數(shù)據(jù)的日報表,月報表及年報表溢豆,且可生成分時等特殊報表的功能蜒简。任意組合用戶測量趨勢、測量參數(shù)累計漩仙、故障時段等趨勢記錄通過打印機打印輸出搓茬。

  3)可擴充性:當(dāng)現(xiàn)場(包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu))或用戶需求發(fā)生改變時,不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級队他。例如:在動車段現(xiàn)場卷仑,用戶可能需要將一些其他設(shè)備納入聯(lián)鎖控制關(guān)系,這時對PLC內(nèi)部程序進行修改,同時力控監(jiān)控組態(tài)軟件支持遠(yuǎn)程部署锡凝,可以在線修改參數(shù)粘昨,適合多人協(xié)作開發(fā),構(gòu)建典型的分布式應(yīng)用窜锯,可以同步構(gòu)建歷史站张肾、事件服務(wù)器、報警服務(wù)器等多種應(yīng)用模式悄贴。專門配備了遠(yuǎn)程部署—服務(wù)器以及遠(yuǎn)程部署—客戶端工具悟唆。

  4)易維護性:整套系統(tǒng)易于維護便于升級,力控監(jiān)控組態(tài)軟件預(yù)留數(shù)據(jù)交互接口诈绷,可以為更高一級調(diào)度中心的數(shù)據(jù)平臺提供實時數(shù)據(jù)拗辜,從而輕松搭建全省乃至全國的動車段安全系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心。

4.結(jié)語

  隨著高速鐵路和城市軌道交通的不斷發(fā)展瓢圈,安全聯(lián)鎖系統(tǒng)將得到越來越廣泛的應(yīng)用侍醇。在進行安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計的時候,應(yīng)根據(jù)用戶的要求合理的考慮系統(tǒng)的布置方案珊场,同時要盡量減少控制設(shè)備邏輯關(guān)系的復(fù)雜程度子历、提高控制系統(tǒng)的可靠性,也要兼顧采購設(shè)備和安裝工程的經(jīng)濟性。

 


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