刘新伟

（武汉大型养路机械运用检修段，湖北 武汉 430012）

基于PLC的CDC-16道岔捣固车电气网络控制系统

刘新伟

（武汉大型养路机械运用检修段，湖北 武汉 430012）

养路机械化，是实现铁路线路维修养护现代化、保证铁路不间断运输和行车安全的重要技术手段。为适应铁路快速、重载以及轨道结构重型化的技术发展要求，大型养路机械需要跟上时代步伐，完成产品升级改造，加快具有自主知识产权产品的研发，加快新产品开发速度，发展核心技术，达到作业车安全隐患提前发现、作业状况实时监控、设备故障快速处理的能力，满足线路养护施工安全正点开通要求。

道岔捣固车；PLC；网络控制

1 CDC-16道岔捣固车原电气控制系统现状

CDC-16道岔捣固车原电气控制系统，主要以控制主机板EK-503P为核心，下面简称EK-503P控制系统，主机板通过地址总线、数据线和控制总线与输入/输出板、定时器板交换信息。从这些板的信号获取捣固车作业系统各部件的工作状态，按照固化在板内程序存储器的作业，在逻圈以两块功率输出板（EK-554P）为外围组成的一套逻辑控制系统。控制主机板通过输入/输出板的输入端检测捣固车作业系统各部件的工作状态，经过逻辑运算后，结果送至各输入/输出扳的输出端，控制作业系统相应部件。继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果一个继电器的线圈通电或断电，该继电器的所有触点（常开或常闭）不论在继电器线路的哪个位置，都会立即同时动作，该控制系统存在以下不足：①各子系统的监视部分都使用模拟仪表或数字显示器或指示及报警灯，监视仪表、指示及报警灯安装位置分散，模拟仪表信号仅用作显示而未进入过程控制，难以进行集中实时监控；②作业监视控制子系统中各I/O信号的接线方式均为“终端的传统接线方式，集中控制模式使得作业主控制柜体积较大，I/O信号传统的接线方式，使作业主控制柜中有大量连接电缆，使断点和接点增加而增加故障点，让检修和维护变得复杂；③轨道参数记录系统为一个独立的系统，与微机及计算机系统没有通讯和数据交换。针对上面列举的不足，有必要设计一种新型电气控制系统，解决上述存在的问题。

2 道岔捣固车新型电气网络控制系统

道岔捣固车电气网络控制系统，是基于西门子S7-300系列PLC及工业以太网组成。PLC作为继电器控制盘的代替物，其核心为计算机芯片，因此与继电器控制逻辑的工作原理有很大差别。与EK-503P控制系统的相比，PLC的CPU可以采用顺序逐条地扫描用户程序运行的方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。这在很大程度上避免了程控的混乱，可以加强系统的稳定性。

（1）道岔捣固车电气网络控制系统结构。根据铁路大型养路机械控制系统的特点，基于西门子S7-300系列PLC及工业以太网的CDC-16道岔捣固车电气制系统网络结构，主要由1个PLC主站、6个作业子站、5台人机交互机（HMI）、1台线路参数输入计算机、2个交换机、1个安全网关及众多外围电气设备（传感器、开关、电磁阀）等组成，它分为两层：监控层和现场控制层。

（2）道岔捣固车电气网络控制系统工作基本原理。①CPU模块，型号CPU317-2DP/PN，主要是为了进行信号的收集，可以依据编制的程序进行执行。因为结构中含有微处理器以及存储结构，所以能够依据不同的程序以及数据进行操作，完成任务；②分布式I/O，包含IM153接口模块，SM321数字量输入模块、SM322数字量输出模块、SM331模拟量输入模块、SM332模拟量输出模块、SM334和SM335模拟量输入/输出模块。采集各种按钮、电位器、传感器、开关等设备的输入信号，而后将处理过的信号输出到电磁阀、伺服阀、灯、接触器；③电源结构，可以将24V的直流电压转化为稳定的5V直流电压，为背板总线提供5V的直流电；④PROFIBUS-DP及以太网通信结构，能够实现对于远程界面以及计算机设备之间的通信，能够把信号进行传递完成处理；⑤编程模块，通过软件，实现操作与监控、报警信息等数据采集记录、故障全面诊断功能；⑥利用安全网关，实现外网与作业车控制系统内网的互联，采用3G无线网络发送工程数据，实现设备状态远程监控。

（3）道岔捣固车电气网络控制系统优点。①PLC的输入/输出系统功能完善、互换性大、兼容性高、容量大、性能可靠，适应于各种形式和性质的开关量或模拟信号的输出与输入；②模拟化结构，硬件、软件开发方便。PLC的硬件结构全部采用模块化结构，适应大小规模不同、功能复杂程度及现场环境各异的各种控制要求，硬件系统安装方便，接线简单，连接可靠，所以PLC控制代替EK-503P非常便捷；③PLC操作方便，维护、改造容易。PLC的输入/输出系统能够直观地反映现场信号的变化状态，以及对系统各个状态均有醒目的指示，有利于运行及维护人员监视系统的工作状态，可以方便地调整系统的编程和组态；④性能稳定、可靠性高。PLC产品有其严格的技术标准，确保PLC在恶劣的工作环境下的正常运行；⑤PLC技术成熟，有专门的教科书，面向大众化，容易学习了解。它具有较高的性能价格比，它的引入能降低捣固车系列产品生产成本的支出，能给用户和制造厂家带来明显的经济效益。

3 结束语

西门子PLC可以通过以太网将自动化系统连接到企业内部互联网、外部互联网和因特网，实现管理网络与控制网络的数据共享。以太网的灵活性好，现有的设备可以不受影响地扩展，可以通过无线电话网实现远程数据交换。工业以太网数据量较大、传输距离较远、传输速率快，可以适应环境恶劣和抗干扰要求高的工业场合。铁路大型养路机械产品电气控制系统的设计思路也跟上科技发展的步伐，采用新的设计理念和目前世界上比较先进的控制技术将成为主要趋势。

［1］铁路职工岗位培训教材编审委员会.大型线路机械司机（捣固车基本知识部分）［M］.北京：中国铁道出版社，2014.

U418.4+3

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1671-3818（2016）10-0100-01