张迪哲，安志凯

（西南交通大学 信息科学与技术学院，成都610031）

随着铁路的提速，以及客运量与货运量的增长，对铁路上的基础设施的要求提高了，其中也包括了道岔。在天气寒冷等恶劣条件下会产生由于道岔结冰从而导致道岔无法正常工作的问题。传统人工扫雪方式虽然比较可靠，但存在费时费力且效率低等问题，会影响车辆正常运行，同时还容易对维护人员的人生安全造成威胁。道岔融雪系统，专门用于在寒冷天气下融化会影响道岔正常工作的结冰，以确保道岔的正常工作。

现存多种道岔融雪系统，包括燃气加热、热水循环、管道输送热空气、盐水喷射以及电加热方式。在本设计中采用的是电加热方式，操作方式主要由车站控制终端下达指令给道岔融雪机柜进而控制道岔融雪设备，操作方式分为人工或者自动。

1 总体方案设计

道岔融雪系统项目中，系统主要由以下3个部分构成：车站控制终端、车站控制箱、道岔融雪设备。其中车站控制终端是采用VC++编写的控制软件，实现了实时监控、实时报警、状态记录、数据记录、故障记录、数据统计等功能。

系统的整体框架如图1。

1.1 控制方式

图1 道岔融雪系统框图

道岔融雪系统主要采用的是车站终端自动控制方式，但为了保证系统的安全性和可靠性，一共设置了3种控制方式，其他两种分别是PLC自动控制、手动控制。3种工作状态可以相互转换。

（1） 在车站控制终端和融雪控制箱通信完好的情况下，优先采用车站控制终端控制，操作员可以参与决策。此时的控制箱中的PLC不参与任何控制，只负责采集和处理信息。

（2） 若车站控制终端和融雪控制箱通信产生故障，则此时控制箱内的PLC会依据事先设置好的参数对融雪设备进行自动控制，此时操作员无法参与决策。

（3） 在车站控制终端和融雪控制箱通信出现故障时，操作员需要对融雪设备进行手动控制时，可在控制箱内把智能仪表切换到手动控制档，则此时会断开控制箱内的PLC电源，操作员此时可进行手动控制。

1.2 通信方式

车站控制终端和融雪控制箱的PLC之间采用通信方式是半双工的传输模式，它们是基于串口通信的。采用这种通信方式可以有效的降低设备的成本。

由于半双工的的传输模式是一种要求在同一时刻只能发送或只能接受数据的传输方式，所以需要设计一种通信协议以确保通信线路的畅通。

在本设计中通信协议采用的是主从模式，即车站控制终端为主导信息传输的一方，PLC属于从属方。车站控制终端发出命令以后，PLC应及时响应，接受到PLC的响应命令后才能确认此次发送成功。根据融雪系统的要求，需要通信的主要有3种信息：采集请求、采集信息以及控制命令。

通信协议也是依据这3种通信信息的要求来制定的，通信过程中采用了一定的校验方法用以确保信息的正确性。

2 硬件配置

道岔融雪系统的车站控制终端由两台工业控制计算机组成，其中一台运行，另外一台热备。工控机的具体配置如下处理器 Pentium IV，主频2.4 G Hz，内存1 G，硬盘80 GB（硬盘要求能够保存近3个月内的融雪系统的运行信息），Windows XP 操作系统，液晶显示器19 inrch，UPS电源（防止断电造成信息丢失）。

本设计，融雪控制箱里的智能单元采用的是西门子S7-314 型PLC，PLC的主要功能是对融雪设备的信息采集，接收和执行车站控制终端的命令。

在古代，除了夏天有九九歌，冬天也有九九歌：“一九二九，缩脚缩手；三九四九，冻死猪狗；五九六九，沿河插柳；七九八九，摇脚摆手：九九八十一，老农田中犁。”从冬至开始算起，第一个九天叫“一九”，以此类推，直到第九个九天，冬天才算过去。古人为了熬过寒冬，对应着发明了“九九消寒图”。这其中最常见的是梅花图：画上有九朵梅花，每朵梅花有九片花瓣，每过一天就染红一瓣。当梅花被全部染红，则迎来了春暖花开。当然，如果不喜欢画花，写字也成——“亭前垂柳珍重待春风”这九个字的繁体都是九画，每天描一画，当九个字都描完后，就是春回大地的时候。

3 软件配置

道岔融雪系统的软件主要分3个部分组成：车站控制终端软件、融雪控制箱PLC编程软件以及辅助设计用的融雪CAD软件。

对于融雪控制箱PLC编程软件，主要采用的是西门子公司出的STEP 7.0 进行编写的, 采用的梯形图的编程方式。

车站控制终端软件和融雪CAD软件均是VS 2008。

3.1 车站控制终端软件

车站终端控制软件是集成了人机界面系统、监控系统和记录系统，是面向Windows 32位操作的一个控制软件。车站终端控制软件中的显示界面、数据库记录、闭环控制以及网络通信技术均是由VC++实现的，降低了开发的成本。

融雪系统主要监控的对象有环境温度、加热状态、融雪设备的电流电压等模拟量参数，按照暂行技术条件在主界面上设置了菜单。在主界面上可以显示各个具体道岔融雪设备的电流和功率、环境温度、3项智能仪表的各项数据、柜门状态、报警信息等。子界面主要用于查询各种具体状态以及记录。报警信息主要是根据控制终端从PLC获取的信息进行综合分析，查看各项数值有没有超过预计范围，从而发出报警信号。

图2为软件运行的流程图。

图2 软件运行的流程图

车站控制终端主要由以下模块组成：

（1）用户管理：对控制终端的用户设定了不同的操作权限，防止非法用户的操作。

（2）显示界面：控制终端对环境温度、道岔加热状态、道岔位置、加热电流，功率，以及车站控制箱的相电压、相电流、功率、频率等进行直观的显示，这样使得终端用户使用起来更为方便。

（3）故障报警：当道岔融雪系统的某些设备的状态或者参数超过预计范围内的值时，控制终端可以采用警示灯以及提示框的方式进行报警，并把产生报警的原因和报警的发生时间记录下来以备查阅。操作人员也可依据故障报警提示的内容进行相应的处理，以排除安全隐患。

（4）数据记录：控制终端记录的内容包括：时间、设备（道岔、交流接触器、空开）、电流、电压、功率、温度等所显示内容均以坐标曲线形式表现。

（5）状态查询：控制终端允许操作员对当前所有融雪加热设备的状态信息进行详细的查询。

3.2 融雪CAD软件

融雪CAD软件主要是用于辅助车站控制终端软件的，通过融雪CAD软件可以很方便的生成一个XML格式的站场配置文件，控制终端软件只需要去读取这个XML格式的站场配置文件即可用于不同的站场，这样可以大大的提高开发效率。

融雪CAD软件生成部分XML文件。

4 结束语

本文讨论了基于VC++的道岔融雪系统的车站控制终端设计与实现。本控制系统已在一些车站得到了实际的应用，较好的解决了铁路上的道岔融雪问题。经实践测试S7-314 即能够满足系统的设计需求。VC++的使用也灵活多变，易于对不同的车站进行系统的微调，提高了效率。

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