王雪峰

(江西銅業(yè)集團公司德興銅礦，江西德興 334224)

PLC微機聯(lián)鎖系統(tǒng)在德興銅礦的應用

王雪峰

(江西銅業(yè)集團公司德興銅礦，江西德興 334224)

在德興銅礦現(xiàn)有的微機聯(lián)鎖系統(tǒng)基礎上進行升級改造，采用二乘二取二的基本安全原則，從鐵路信號控制系統(tǒng)的總體出發(fā)，全部取消6502繼電器，以四種基本IO組合為接口對，實現(xiàn)進路上道岔、信號機和軌道電路的正確聯(lián)鎖，確保進路正確和列車運行安全。

微機聯(lián)鎖;窄軌鐵路;6502;PLC;S7－300

1 引言

德興銅礦采礦場鐵運工段的原礦運礦鐵路為窄軌750mm，運距達9km［1］，年運礦達1315萬噸，運礦列車每6分鐘一趟，列車由18節(jié)10立方的礦車組成。每天發(fā)車達140多趟，每趟運礦量達270噸。該原礦運礦鐵路共有三個信號站，48組道岔，其中單動20組，雙動14組，1#站與2#站之間采用自動閉塞，2#站與3#站之間采用站間照查。1#站既有設備為6502電氣集中，5KVA電源屏，和利時微機監(jiān)測系統(tǒng);2#，3#站既有設備為DS6－50聯(lián)鎖系統(tǒng)，10KVA電源屏，和利時微機監(jiān)測系統(tǒng)。由于1#站已到設備更新年限，2#站、3#站DS6－50系統(tǒng)的輸入板、輸出板等設備經(jīng)常被雷擊打壞，已經(jīng)到了修無可修的狀態(tài)，并且廠家早已不生產(chǎn)該類備件，系統(tǒng)面臨癱瘓，為確保鐵路運輸?shù)陌踩a(chǎn)，德興銅礦決定對鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)三個站同時進行改造。該套系統(tǒng)最終通過招標確定使用上海亨鈞公司的PLC微機聯(lián)鎖系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)實施

在原4#牽引變電所位置，增加操作樓，與1#，2#，3#站組成分散自律區(qū)域聯(lián)鎖的控制方式，即:將新操作樓作為控制中心，1#，2#，3#站分別為遠程控制站，1#，2#，3#站均分別配置完整的聯(lián)鎖設備，3個站設備與新操作樓之間采用光纜聯(lián)接，通過以太網(wǎng)進行操作數(shù)據(jù)通信;這種控制方式包含遠程控制和本地控制兩種模式。在設備正常使用時:2#，3#站控制權集中在控制中心(新操作樓)，由控制中心統(tǒng)一完成2#，3#站的進路排列;當站中部分設備故障或與新操作樓站間光纜故障時，可以將操作權力下放，使各站采用本地進路操作，實現(xiàn)3站聯(lián)鎖設備獨立運行，減少對作業(yè)的影響。

PLC微機聯(lián)鎖系統(tǒng)從鐵路信號控制系統(tǒng)的總體出發(fā)，全部取消了6502電氣集中控制繼電器。系統(tǒng)以四種基本IO組合(道岔組合、信號組合、軌道組合、零散組合)為接口對象，其中又以四種基本IO模塊(道岔模塊、信號模塊、軌道模塊、零散模塊)為核心單元，采用二取二的基本安全原則［2］，直接控制室外道岔、信號、軌道電路及各種聯(lián)系電路并能監(jiān)測室內(nèi)外設備的參數(shù)和狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時維修，保證行車的安全可靠。

系統(tǒng)采用上下位機配置方式，100%熱備，由手動方式或計算機輸出控制方式進行主備切換［3］。該系統(tǒng)主要改造室內(nèi)部分的電源屏、電氣接口柜、操作控制臺。電源屏采用帶電源監(jiān)測功能的微機聯(lián)鎖電源屏［4］。主機柜主要放置聯(lián)鎖上下位機、主備切換裝置。聯(lián)鎖上位機采用西門子工控機，具有組織通訊、命令操作處理、聯(lián)鎖運算、錯誤提示、記錄等功能。下位機采用西門子可編程邏輯控制器S7－300，以智能模塊代替大量的繼電器，完成信息的采集、控制、校對和信息輸出等功能。道岔柜用于放置道岔控制組合單元。與6502電氣集中設備相比，其數(shù)量大為減少。信號柜用于放置信號控制組合單元。軌道柜用于放置軌道繼電器和軌道電壓監(jiān)測等設備。分線柜提供室內(nèi)設備與室外設備對接的接口，為防雷擊對室內(nèi)外設備進行隔離。操作控制臺放置調(diào)車場操作機以及用于數(shù)據(jù)采集的管理機。該系統(tǒng)軟件由聯(lián)鎖軟件、監(jiān)測軟件、管理軟件組成。聯(lián)鎖上位機、監(jiān)測上位機以及監(jiān)測機采用Win 2000操作系統(tǒng)，軟件是用VB語言編制的;聯(lián)鎖下位機軟件是用西門子ST EP7編程語言編制的［5］;該系統(tǒng)實現(xiàn)了主要設備的故障自動診斷與報警，各站場實時運行畫面的監(jiān)視;對網(wǎng)絡系統(tǒng)、運輸設備及車站作業(yè)提供管理功能，是一個控制與管理的綜合系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)功能

實現(xiàn)進路上道岔、信號機和軌道電路的正確聯(lián)鎖，確保進路正確和列車運行安全，滿足6502電氣集中的全部聯(lián)鎖功能，系統(tǒng)具有對軌道電壓、道岔電流等的實時監(jiān)測功能。系統(tǒng)具有完善的記錄功能，信息能夠存儲一個月，這些信息包括了:行車作業(yè)辦理信息、站場圖形(信號、道岔、軌道區(qū)段等現(xiàn)場設備的狀態(tài))信息、反映系統(tǒng)運行的各種數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可調(diào)出記錄的任何一段時間所有數(shù)據(jù)進行回放以再現(xiàn)系統(tǒng)當時的真實情況，為分析事故原因提供方便的手段。完善的自診斷功能系統(tǒng)具有高度的自診斷覆蓋率。系統(tǒng)通過回讀、軟件雙編碼等技術實現(xiàn)板級故障自診斷。系統(tǒng)能夠記錄所有的操作和信號設備的狀態(tài);監(jiān)測和報告系統(tǒng)故障;方便地查詢內(nèi)存中存儲的各種信息;存儲和打印記錄;通過網(wǎng)絡將上述信息傳送到遠程終端，實現(xiàn)遠程診斷與維護。本系統(tǒng)提供了與微機監(jiān)測、調(diào)度監(jiān)督、調(diào)度集中等系統(tǒng)的通信接口，實現(xiàn)系統(tǒng)間的信息傳遞。主要功能包括:

(1)辦理全站列車進路、調(diào)車進路及迂回進路。在設備故障時還可辦理引導進路及引導總鎖閉。

(2)采用始終端兩點辦理方式。調(diào)車進路可一次辦理由幾條基本進路構成的長進路，也可逐條分段辦理。

(3)屬于敵對進路的信號，不能同時開放。只有檢查了進路中所有軌道區(qū)段空閑、有關道岔位置全部正確且已鎖閉在規(guī)定位置上、敵對關系照查無誤時，信號才能開放。

(4)具有信號正常關閉功能、特殊關閉功能、防止自動重復開放信號功能及人工重復開放功能。

(5)具有進路自動解鎖、中途返回解鎖、取消進路解鎖、人工解鎖進路及故障解鎖進路。

(6)具有道岔單獨操作功能。

4 PLC微機聯(lián)鎖系統(tǒng)特點

(1)PLC微機聯(lián)鎖系統(tǒng)最大限度地簡化系統(tǒng)結構，采用當今計算機工業(yè)控制的最新發(fā)展技術，從鐵路信號設計、施工、維護、測試、站場改造及信息化要求等角度統(tǒng)籌考慮，全部取消6502電氣集中控制的繼電器，采用模塊化、單元化的設計理念。以模塊為單元直接控制室外轉(zhuǎn)轍機、信號機、軌道電路。

(2)模塊執(zhí)行單元具有外線短路保護功能［6］，有效解決了占信號故障比例最高的難題。由于大部分功能用軟件實現(xiàn)，而軟件是無磨損產(chǎn)品，一經(jīng)調(diào)試成功，無需維修。另外，由于模塊執(zhí)行單元控制和采集直接經(jīng)電纜連接至室外設備(并接防雷柜)，而機柜之間幾乎無連接線，大幅度減少了室內(nèi)設備的故障率。

(3)PLC微機聯(lián)鎖系統(tǒng)設備可靠、更換方便，所有設備的運行狀態(tài)采用監(jiān)測計算機實時監(jiān)測，全部指示到位，模塊可以帶電熱插拔，更換快捷。將原來“先分析故障、判斷故障、處理故障，最后才能恢復運輸”的故障處理過程改為:直接替換故障模塊恢復運輸生產(chǎn)。而分析故障、判斷故障，維修故障模塊的事情交給由軟件來完成。這一故障處理的變化，大大縮短了系統(tǒng)故障處理及影響鐵路正常運輸?shù)臅r間。

(4)下位機主要由S7系列PLC構成，其體積小、重量輕、散熱好、安裝簡單、擴展能力強。四板合一的改造和動態(tài)繼電器的改進，防止了掉信號、道岔加表示、道岔誤動作等嚴重的設備故障，有效地提高了信號硬件設備的安全性。由于硬件設備減少，機構部分故障相應降低，系統(tǒng)可靠性增強，維護工作量減少，維護人員也隨之減少，其工作量及勞動強度降低?？删幊炭刂破骶幊痰能浖怯衫^電器梯形圖直接構成，清晰直觀、形象方便、易學好懂，一般人員在經(jīng)過短期培訓后即可掌握，可根據(jù)線路變化隨時修改，給現(xiàn)場使用帶來了便利。

(5)微機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件有著良好的用戶界面，使得進行站場改造簡單、高效，一般信號維護人員很快就能掌握。比如增加、拆除及改動道岔時，可以使用二次開發(fā)軟件，直接在站場畫面上對道岔、信號機、軌道電路等設備進行重新布置(如增加、刪除或修改)，并定義相應的輸入輸出點，然后生成新的聯(lián)鎖表、敵對信號表及信號檢查區(qū)段表，再根據(jù)聯(lián)鎖試驗表，用仿真調(diào)試軟件進行聯(lián)鎖試驗。最后進行室內(nèi)外設備聯(lián)調(diào)，基本上可以一次性順利開通使用。硬件配線結構簡單明了，使得維護人員在處理故障時很容易地判斷故障原因，從而及時地處理故障。信集閉系統(tǒng)的作用是保證運輸安全、提高運輸效率、加快車輛周轉(zhuǎn)、減少運輸服務人員、降低工人勞動強度、降低消耗。效率十分明顯。

5 結語

該系統(tǒng)的應用，完全實現(xiàn)了6502電氣集中的所有功能，系統(tǒng)測試一年來運行安全、可靠、穩(wěn)定，控制操作軟件做了較大的改進，硬件上能較快的完成對接，極大的保證了運輸生產(chǎn)安全，對其它非國鐵的鐵路運輸企業(yè)具有良好的借鑒作用。PLC微機聯(lián)鎖系統(tǒng)更適合礦山現(xiàn)場，優(yōu)勢明顯。礦山因環(huán)境惡劣、粉塵大、濕氣重、溫度高、電磁干擾、機械震動、電壓不穩(wěn)等一系列問題，限制了一般微機的工作狀態(tài)，而可編程控制正是為適應這種現(xiàn)場環(huán)境而設計制造的抗外界干擾能力強，質(zhì)量有可靠的保證，從而保證了系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)可以長時間、穩(wěn)定地工作。

［1］葉莉莉.德興銅礦運礦鐵路信號微機聯(lián)鎖應用［J］.有色礦山，2003(6):40－42.

［2］管偉軍，李麗蘭，董昱.二取二乘二冗余結構微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全度分析［J］.大眾科技，2006(8):105－106.

［3］陳濟濤，王春海，王磊，等.RSS微機聯(lián)鎖系統(tǒng)在冶金鐵路站場的研究與應用［J］.科技信息，2010(24):20－21.

［4］曹林.MCIS_2型微機聯(lián)鎖在馬鋼新區(qū)鐵路信號控制中的應用［J］.安徽冶金，2010(3):58－60.

［5］李文芳.井下鐵路信號微機集中聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造［J］.梅山科技，2005(4):19－23.

［6］何濤，范多旺，魏宗壽，等.鐵路車站信號計算機聯(lián)鎖全電子執(zhí)行單元研究［J］.鐵道學報，2007(2):118－121.

PLC Computer Interlocking System Application in Dexing Copper Mine

WANG Xue－Feng

(Dexing Copper Mine，Jiangxi Copper Corporation，Dexing，Jiangxi 334224，China)

Dexing copper mine＇s current existing computer interlocking system was based on original computer interlocking system upgrade;use"two multiplied by two is two"basic safety principle，for the general railway signal control system，all 6502 relays are abolished，four basic IO as interface，which connected into the correct way switch，realize signal and track circuit interlock correct operation，to ensurethe right entryway and train operation safety.

computer interlocking;narrow gauge railway;6502;PLC;S7－300

TD65+3

B

1009－3842(2012)05－0068－03

2012－06－07

王雪峰(1979－)，男，江西安福人，工程碩士在讀，工程師，主要從事電氣技術、生產(chǎn)管理工作。E－mail:35062581@qq.com