孙志洪，王 骞，张立秀

(1.中铁隧道装备制造有限公司，郑州 450003;2.武汉工业职业技术学院，武汉 430064)

0 引言

随着变频牵引机车越来越广泛地应用于地铁隧道的工程施工［1］，其控制系统正不断地得到发展和完善［2］。大多数机车的控制系统基本上都可以通过对变频器的多段速控制来满足用户的使用需求［3］。但是，目前多数机车都采用单片机组成的控制系统［4］，通过自行加工的电路板实现系统的控制，由若干数码显示表显示运行参数［5－6］。整个系统不但运行速度慢、功能单一、操作界面信息量小，而且系统的稳定性、可维护性、可扩展性较差，使用过程中出现故障时，在问题的排查、维修等方面都存在一定的弊端。

本系统采用PLC作为控制系统的核心，以触摸屏作为人机界面，不但扩展了机车智能控制等各方面的功能，而且使操作界面更加方便、丰富和美观，系统的可扩展、可维护等性能得到显著改善。

1 控制系统构成与通讯

机车控制系统主要由Siemens S7－200 224XP PLC、TP177Micro触摸屏、MD380变频器3部分组成，见图1。

图1 机车控制系统构成示意图Fig.1 Structure of locomotives control system

Siemens S7－200 224XP PLC配置了2个串行通讯口。其中Port 1口为PPI通讯口，用于PLC与TP177Micro触摸屏通讯，并在设备调试时用于PLC程序的下载及监控［7］;Port 0口为Modbus自由口，此口连接于MD380变频器的Modbus通讯卡，通过编写PLC程序采用Modbus RTU协议与这些设备进行总线通讯［8］。

PLC通过Modbus通讯实现与变频器的数据交换，将变频器的运行频率、电流及母线电压等参数读入PLC，并将扭矩限幅、频率限制等控制参数传入变频器，从而实现PLC对变频器的监视与控制。……