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

1、基于力控監(jiān)控組態(tài)軟件的動(dòng)車段安全聯(lián)鎖系統(tǒng)摘要：安全聯(lián)鎖系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)鎖控制來(lái)保證檢修庫(kù)內(nèi)人員的人身安全和維修設(shè)備的正常工作。本文主要介紹了國(guó)內(nèi)動(dòng)車段安全連鎖系統(tǒng)的性能特點(diǎn)，以及力控監(jiān)控組態(tài)軟件在該系統(tǒng)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：車輛段動(dòng)車段安全連鎖系統(tǒng)力控監(jiān)控組態(tài)軟件SafetyInterlockingSystemWhichisBasedonForcecontrolConfigurationSoftwareAbstract:Safetyinterlockingsystemisusedforassuringthepersonalsafetyinmaintenanceshedandproperfunctioni

2、ngofservicingdevicebyinterlockingcontrol.ThispaperdescribestheperformancecharacteristicsofsafetyinterlockingsystemformultipleunittraininChinaandtheapplicationofForcecontrolconfigurationsoftwareinsystem.Keywords:cardepot;multipleunittraindepot;safetyinterlockingsystem;Forcecontrol;configurationsoftwa

3、re概述隨著高速列車和城市輕軌線路的飛速發(fā)展，車輛段的檢修工作顯得日益復(fù)雜、繁忙。由于庫(kù)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(cuò)誤都有可能造成嚴(yán)重的后果。采用了鐵路行業(yè)聯(lián)鎖控制的概念，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(yùn)而生。通常情況下，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)由保證平臺(tái)登頂作業(yè)人員人身安全的門禁子系統(tǒng)，車輛出入庫(kù)信號(hào)和警示子系統(tǒng)，保護(hù)設(shè)備安全的電氣聯(lián)鎖控制子系統(tǒng)，PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)組成。由于作業(yè)庫(kù)內(nèi)的作業(yè)需求不同以及檢修作業(yè)的防護(hù)等級(jí)存在差異，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)從安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性來(lái)綜合考慮設(shè)

4、備的布局和相關(guān)設(shè)備的聯(lián)鎖控制關(guān)系。安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在動(dòng)車段的設(shè)備布局2.1動(dòng)車段安全聯(lián)鎖系統(tǒng)布局1）動(dòng)車段檢查庫(kù)適用于動(dòng)車車輛運(yùn)行3萬(wàn)公里以內(nèi)，對(duì)動(dòng)車車頂、車底進(jìn)行檢查、維護(hù)和保養(yǎng)工作。檢查庫(kù)內(nèi)檢修作業(yè)非常頻繁，檢修人員數(shù)量大、檢修種類繁多。尤其是車頂檢修作業(yè)，涉及檢修人員的人身安全，工作前必須使接觸網(wǎng)斷電。庫(kù)外25米處設(shè)有入庫(kù)信號(hào)燈，庫(kù)大門處設(shè)有出庫(kù)信號(hào)燈。3層檢修平臺(tái)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(guò)授權(quán)的門禁卡才能上下三層檢修平臺(tái)。庫(kù)前端設(shè)有電控箱，可對(duì)庫(kù)外隔離開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)庫(kù)內(nèi)和庫(kù)前的攝像頭對(duì)隔離開關(guān)和庫(kù)內(nèi)人員作業(yè)進(jìn)行監(jiān)視控制。其布局如下圖1所示：圖1檢查

5、庫(kù)一列位安全聯(lián)鎖設(shè)備布置圖2）動(dòng)車段中修庫(kù)適用于動(dòng)車車輛每運(yùn)行30萬(wàn)公里，主要對(duì)動(dòng)車走行部進(jìn)行更換、維修工作。庫(kù)內(nèi)除檢查庫(kù)的檢修平臺(tái)外，還設(shè)有固定式架車機(jī)、移動(dòng)式架車機(jī)、天車、側(cè)移式接觸網(wǎng)等設(shè)備。除檢查庫(kù)的安全聯(lián)鎖設(shè)備以外，將這些設(shè)備納入到聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中。例如：天車和側(cè)移式接觸網(wǎng)之間互鎖，不允許同時(shí)動(dòng)作；移動(dòng)式架車機(jī)和固定式架車機(jī)的復(fù)位信號(hào)作為允許車輛動(dòng)作的必要條件。3）動(dòng)車段臨修庫(kù)適用于動(dòng)車臨時(shí)更換單個(gè)轉(zhuǎn)向架或輪對(duì)以及對(duì)車輪進(jìn)行鏇輪操作時(shí)。庫(kù)內(nèi)除側(cè)移式接觸網(wǎng)外，還設(shè)有鏇輪機(jī)、換轉(zhuǎn)向架機(jī)等設(shè)備。其中，鏇輪機(jī)、換轉(zhuǎn)向架機(jī)的軌道復(fù)位信號(hào)作為允許車輛動(dòng)作的條件納入到了安全聯(lián)鎖控制中。系統(tǒng)體系架構(gòu)隨著

6、工業(yè)控制自動(dòng)化的不斷提高和計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，用戶往往希望能夠從復(fù)雜的按鈕操作中解脫出來(lái)，利用計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面更直觀、更快捷的了解信息和進(jìn)行操作。動(dòng)車段內(nèi)的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)其底層設(shè)備種類繁多、邏輯關(guān)系復(fù)雜、系統(tǒng)響應(yīng)速度要求快，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)和PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)的運(yùn)用能夠有效的解決這些難題。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(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，通過(guò)開放式接口，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，建立人機(jī)界面，精確地滿足實(shí)際需要。動(dòng)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(guò)CC-LINK線組成的網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行通訊，從而控制系統(tǒng)中的

7、信號(hào)燈、顯示屏、閃爍燈等各項(xiàng)設(shè)備。并將這些信息通過(guò)PLC主站的I/ODriver傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的力控監(jiān)控組態(tài)軟件上，使操作人員可以直觀的在計(jì)算機(jī)界面上進(jìn)行操作，包括車輛出入庫(kù)信號(hào)與警示畫面顯示，各個(gè)信號(hào)燈狀態(tài)顯示，各個(gè)保護(hù)設(shè)備的連鎖狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，以及從PLC傳輸過(guò)來(lái)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，安裝在各個(gè)檢查庫(kù)，數(shù)據(jù)通過(guò)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(jì)算機(jī)中顯示。同時(shí)PLC主站可調(diào)取門磁總控器的數(shù)據(jù),上傳到力控監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)時(shí)顯示各個(gè)門禁的狀態(tài)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，通過(guò)硬盤錄像機(jī)將攝像頭的實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)秸{(diào)度室的視頻服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)檢修段的實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控。圖2

8、所示為系統(tǒng)架構(gòu)圖。PLC子站力控監(jiān)控組態(tài)軟件門禁視頻PLC主站IF3T3ted信號(hào)燈顯示屏攝像頭攝像頭攝像頭攝像頭轟r總LED顯門磁、讀卡器門磁、讀卡器圖2系統(tǒng)架構(gòu)圖3.1車輛出入庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)車段的調(diào)度控制分為段調(diào)度中心和庫(kù)內(nèi)調(diào)度室兩部分。動(dòng)車入庫(kù)前，會(huì)先將車輛?？吭谌霂?kù)信號(hào)燈外，并利用通信設(shè)備與庫(kù)內(nèi)調(diào)度室聯(lián)系。調(diào)度員在收到入庫(kù)請(qǐng)求，向段調(diào)度中心請(qǐng)示并確認(rèn)庫(kù)內(nèi)線路安全后，按下入庫(kù)指示按鈕。這時(shí)入庫(kù)信號(hào)被開放，司機(jī)根據(jù)白色信號(hào)燈入庫(kù)進(jìn)行作業(yè)。動(dòng)車出庫(kù)時(shí)，庫(kù)內(nèi)調(diào)度員與段內(nèi)調(diào)度中心聯(lián)系，確認(rèn)并獲批準(zhǔn)后，出庫(kù)信號(hào)燈落白燈，動(dòng)車車輛方可出庫(kù)。圖3所示為動(dòng)車段車輛出入庫(kù)子系統(tǒng)控制示意圖。o,annn系統(tǒng)。

9、批準(zhǔn)入庫(kù).一_向段調(diào)度請(qǐng)示二一4.一L_圖3：動(dòng)車段車輛出入庫(kù)子系統(tǒng)控制示意圖力控監(jiān)控組態(tài)軟件通過(guò)其方便友好的開發(fā)環(huán)境、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，使組態(tài)工作量大大降低。畫面中根據(jù)車輛出入庫(kù)系統(tǒng)要求，可按不同檢查庫(kù)和不同股道分別動(dòng)態(tài)顯示庫(kù)內(nèi)外進(jìn)、出車位狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，各個(gè)信號(hào)燈狀態(tài)，以及各項(xiàng)報(bào)警狀態(tài)。畫面色彩生動(dòng)，動(dòng)畫效果真實(shí)流暢，使得現(xiàn)場(chǎng)工程師直觀的了解車輛出入庫(kù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。3.2門禁系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)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(jì)算機(jī)控制。當(dāng)接觸網(wǎng)無(wú)電并且接地桿接地良好時(shí)，門禁計(jì)算機(jī)自動(dòng)將作業(yè)門的電磁鎖打開，同時(shí)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(jìn)入檢修

10、平臺(tái)作業(yè)。當(dāng)接觸網(wǎng)有電時(shí),門禁計(jì)算機(jī)將所有作業(yè)門的電磁鎖鎖閉，同時(shí)作業(yè)門指示燈紅燈亮，此時(shí)即使有門禁卡也無(wú)法打開作業(yè)門，保證了檢修人員的人身安全。圖4所示為動(dòng)車段保護(hù)人身安全的安全聯(lián)鎖子段內(nèi)調(diào)度中心請(qǐng)求入庫(kù)入庫(kù)車輛二二s信號(hào)燈亮白燈通知司機(jī)入庫(kù)輔助作用圖4：動(dòng)車段保護(hù)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(shí)通過(guò)PLC總站匯總到力控監(jiān)控組態(tài)軟件平臺(tái)，可實(shí)時(shí)顯示出入庫(kù)車輛人員的門禁卡號(hào)，生成各類工作日志報(bào)表，為日后的數(shù)據(jù)匯總分析提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。3.3計(jì)算機(jī)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(diǎn)：1）便捷性：由PLC組成的網(wǎng)

11、絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、邏輯運(yùn)算和輸出，以靈活多樣的“組態(tài)方式”來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，大大的提咼了集成效率。2）直觀性：安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的列車進(jìn)入庫(kù)狀態(tài)、信號(hào)燈、接觸網(wǎng)有無(wú)電、大門信號(hào)和爆閃燈等功能都以圖片或動(dòng)畫的形式綜合體現(xiàn)在力控組態(tài)軟件的控制界面上。同時(shí)，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(jìn)行操作。圖5所示為安全連鎖系統(tǒng)控制界面。EiB-OBID-Dl3CRH動(dòng)車組安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)D6股道年內(nèi)dj庫(kù)桔號(hào)燈

12、2016SD2)門玄楹磴桿率出13201&自功就:ft聊職出對(duì)(片外T號(hào)初(iTitni)02034CtrHShLft+BCrrl-FShlFrM械博舍應(yīng)(1趙惓合包(2)1111rn11口rI1111逍車驚出庫(kù)躍動(dòng)車f巾BB圖5安全連鎖系統(tǒng)控制界面可生成各個(gè)數(shù)據(jù)的日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表及年報(bào)表，且可生成分時(shí)等特殊報(bào)表的功能。任意組合用戶測(cè)量趨勢(shì)、測(cè)量參數(shù)累計(jì)、故障時(shí)段等趨勢(shì)記錄通過(guò)打印機(jī)打印輸出。圖6所示為詳盡的數(shù)據(jù)報(bào)表。bftwvHT.IL!HISIBLU31.41LtJrl1蠹啊E.科1LU1怙口I.MviriiWiliNZftNhMZZIlls吋D.Hl.LmHDDB.Ma.1.1a.oaHH

13、)D.Mawi0-0ftDOi.nOLM*1I.HZ&國(guó)&.H畑z2I.HtwlaSJLWT27ZEiZfliBId.n1.Ma-mdljh0.MagHhKi.nCLMUMiSrtwif4.441.M直啊a慎i0M曲*44I.KOlMLSni2l!b1IXEK1.MLinCLMsD*.DCl.dgd.4iiHiVI4.441.Kaw飢M4-M!4u韓啊44i.n0l竹14wwl口a?i?iit.n1.M0_n(L町一ElDOi.n0.KIItniOMHI肝曲II.KQJAamLKil.0.M31JaiiUOtraiHI2CIBI&U1.HO-DDLBBBlItLonHDDLMLaatLNlAW

14、it幃瀚山1WI.H也為ZkN4.M価22HIjlgLHD.1.-M0世ELBBt.MtuOLOOI&.&Dfl.M0-00莎IIIM1I&1lnLMda匕DOb.M4.UCuUb.WclooMl2i3fliSI4.HiQ-ioaaDDk*0-DLEffl眞陽(yáng).aCLCMki汕Jh*4.M札出JhW二iSl二L琴專1111&1LHhH4h.I.HBrBIH!irtHrill可擴(kuò)充性：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)(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(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)。例如:在動(dòng)車段現(xiàn)場(chǎng)，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(shí)對(duì)PLC內(nèi)部程序進(jìn)行修改，同時(shí)力控監(jiān)控組態(tài)軟件支持遠(yuǎn)程部署，可以在線修改參數(shù)，適合多人協(xié)作開發(fā)，構(gòu)建典型的分布式應(yīng)用，可以同步構(gòu)建歷史站、事件服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器等多種應(yīng)用模式。專門配備了遠(yuǎn)程部署一服