洪光

摘要：現(xiàn)場總線技術(shù)是電子儀表儀器計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展成果是工業(yè)自動化的發(fā)展需要與必然，它的出現(xiàn)大大減少了故障延時，有效地提高了配電管理的自動化水平，本文就現(xiàn)場總線技術(shù)在鐵路低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用進行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線 駝峰調(diào)速系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)特點是控制功能由過去的控制室設(shè)備變?yōu)橹悄墁F(xiàn)場儀表來承擔(dān)，控制功能分散化，全數(shù)字化，就有可能組成大型的開放式控制系統(tǒng)。進而實現(xiàn)從最高決策到最低設(shè)備層的綜合管理和控制?，F(xiàn)場總線的有關(guān)規(guī)范一經(jīng)國際公認，通過功能模塊參數(shù)標準化，用戶可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的互操作，擇優(yōu)集成。新的鐵路信號系統(tǒng)必須與鐵路通信系統(tǒng)整合為一體化的信息網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息資源的共享，提升各種信息的交互速度，滿足各種調(diào)度指揮和行車控制的要求，并向其他需要數(shù)據(jù)的部門提供原始數(shù)據(jù)。

1.現(xiàn)場總線技術(shù)

隨著計算機軟、硬件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計算機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一部分，并取得了巨大進步。首先是計算機集中采集控制的大系統(tǒng)的發(fā)展。但由于對系統(tǒng)可靠性和靈活性的要求，出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)。典型的集散控制系統(tǒng)一般由現(xiàn)場控制設(shè)備、集中的主計算機設(shè)備及通訊設(shè)備組成。在計算機數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域內(nèi)，長期以來使用的是RS-232和CCFTTV.24通訊標準，盡管它們被長期使用，但卻是一種低數(shù)據(jù)傳輸速率和點對點的數(shù)據(jù)傳輸標準，無能力支持更高層次的計算機之間的功能操作。同時在復(fù)雜或大規(guī)模的應(yīng)用場合，如工業(yè)現(xiàn)場控制或生產(chǎn)自動化領(lǐng)域中需要使用大量的傳感器、執(zhí)行器和控制器等，它們通常分布在非常廣的范圍內(nèi)，所以在最低層次上確實需要一種造價低、可靠性高的適合工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境使用的通訊系統(tǒng)，這就是現(xiàn)場總線。

2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用

LonWorks網(wǎng)上的每個控制節(jié)點，稱為LON節(jié)點或LonWorks智能設(shè)備，它包括一片神經(jīng)元（Neuron）芯片、收發(fā)器、I/O網(wǎng)絡(luò)通信端口及電源等功能塊，LonWorks網(wǎng)由多個節(jié)點組成，節(jié)點通過收發(fā)器接入網(wǎng)絡(luò)總線。在鐵路信號控制中，車站信號控制系統(tǒng)是保障行車安全，提高運輸效率的最重要設(shè)備之一。根據(jù)運輸自動化方面要求，車站信號聯(lián)鎖控制系統(tǒng)正逐步向綜合化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化方向發(fā)展。而傳統(tǒng)的繼電聯(lián)鎖信號控制系統(tǒng)是無法實現(xiàn)的。即使是新一代車站信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)，大部分總線是不開放的、互用性差，無法實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備控制的標準化。因此，隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)在鐵路運輸自動化領(lǐng)域的不斷發(fā)展，基于現(xiàn)場總線技術(shù)在車站信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)中的應(yīng)用也應(yīng)運而生。微機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)為了真實地模擬車站信號實際操作，除設(shè)置有控制臺分機和聯(lián)鎖分機外，還設(shè)置了站場分機和實際控制單元。微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的室外信號設(shè)備控制和監(jiān)控對象主要是信號機、道岔轉(zhuǎn)撤機和軌道電路等，由少量的控制繼電器控制。對這部分繼電器的控制接口電路有輸出控制、輸入控制和狀態(tài)輸出等模塊。這些模塊與站場分機（PC機）的通信，現(xiàn)在改用LON網(wǎng)串行通信方式實現(xiàn)，與原來采用并行通信方式比較，接線簡單、可靠性高。所以，在該系統(tǒng)硬件接口中，設(shè)計了對應(yīng)的LON控制節(jié)點有狀態(tài)輸入節(jié)點、輸出控制節(jié)點和狀態(tài)輸出節(jié)點?，F(xiàn)場總線軟件模塊按控制節(jié)點的個數(shù)，相對應(yīng)的有控制輸出模塊、動態(tài)輸出檢測模塊、狀態(tài)采集模塊。整個模塊建立了三對網(wǎng)絡(luò)變量（用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間進行數(shù)據(jù)通信的一種方式）之間的連接和一對主機（PC機）與LON總線上的網(wǎng)絡(luò)變量的連接。其中nvo_fbstatus_nvi_fbstatus一對網(wǎng)絡(luò)變量作為控制輸出模塊與狀態(tài)采集模塊之間的連接，用作傳遞狀態(tài)采集數(shù)據(jù)；nvo_req_nvi_req為動態(tài)輸出檢測模塊與狀態(tài)采集模塊之間的連接，用作傳遞要求查詢的端口位數(shù)據(jù)，而nvi_sync_nvo_sync連接表示狀態(tài)輸出硬件打開相應(yīng)檢測位。站場分機（PC機）與LON總線節(jié)點之間采用DDE（動態(tài)數(shù)據(jù)交換）的通信方式，主機DDESERVER運行過程中可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點安裝后生成的數(shù)據(jù)庫知識，不斷的查詢LON總線上的網(wǎng)絡(luò)變量當前值，并且根據(jù)站場分機軟件程序連接要求進行反饋，同時站場分機軟件程序也可以通過DDESERVER來修改LON總線上相應(yīng)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)變量。研究結(jié)果與實踐證明現(xiàn)場總線技術(shù)不僅可用于車站信號微機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，甚至在整個鐵路信號系統(tǒng)中都具有廣泛的應(yīng)用前景。

3.用運實效分析

綜上所述，現(xiàn)場總線技術(shù)由于本身的技術(shù)特點，所構(gòu)成的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是新一代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，被稱為第五代控制系統(tǒng)，成為當今工業(yè)自動化發(fā)展的必然趨勢。系統(tǒng)的設(shè)計遵循對原系統(tǒng)無擾原則，立足實際配電室現(xiàn)有設(shè)備進行改造，技術(shù)先進，投資少，見效快，運行可靠，維護簡便，極有針對性的解決了原配電室的問題，提高了供電質(zhì)量。同時大幅度提高配電室的綜合管理水平，實現(xiàn)減員增效。實踐表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，效果良好。經(jīng)過現(xiàn)場的實際運行考驗表明，該系統(tǒng)達到了設(shè)計指標，滿足現(xiàn)場使用要求，實現(xiàn)了對鐵路站臺所有低壓開關(guān)的分合閘狀態(tài)實時監(jiān)測，故障跳閘狀態(tài)報警及低壓供電電壓、電流、功率、電度監(jiān)測，以及變壓器超溫報警。同時還可實現(xiàn)對附近樓配電室的環(huán)境溫、濕度的檢測及煙霧報警，以及非法侵入的報警。該項目立足舊設(shè)備改造，把目前國際上先進的PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用到低壓開關(guān)柜，使得非智能的產(chǎn)品實現(xiàn)了智能化的管理，明顯提高了我國配電室的微機化管理水平。