賈飛

（中國神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司府谷工務(wù)機(jī)械段，陜西榆林 719499）

PPC、PLC及現(xiàn)場總線在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制中的應(yīng)用

賈飛

（中國神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司府谷工務(wù)機(jī)械段，陜西榆林 719499）

對于鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械來說，綜合了多種技術(shù)，專門用于鐵路使用。而原有電氣控制系統(tǒng)則是一種相對老舊的模擬集中式，其構(gòu)成要素有很多，盡管現(xiàn)有電氣控制系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但同樣也存在著不少缺點(diǎn)，所以，需要聯(lián)系實(shí)際情況設(shè)計(jì)一種新型電氣控制系統(tǒng)。因此，本文認(rèn)為可以將PPC、PLC及現(xiàn)場總線應(yīng)用到鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)建設(shè)中。要正確應(yīng)用這些技術(shù)，就需要了解何為PPC、PLC及現(xiàn)場總線，以便為其在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

PPC PLC 現(xiàn)場總線 鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于PPC、PLC及現(xiàn)場總線的電氣控制系統(tǒng)被研制出來，并被應(yīng)用到工業(yè)自動化領(lǐng)域中，然而，這種新型的電氣控制系統(tǒng)在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械中還沒有得以廣泛應(yīng)用，因此，有必要對基于PPC、PLC及現(xiàn)場總線的鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械進(jìn)行研究，以便為鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

1 PPC、PLC及現(xiàn)場總線概述

1.1 PPC

PPC工業(yè)計(jì)算機(jī)的可應(yīng)用范圍較廣，能夠被應(yīng)用到多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中，它的操作與安裝相對靈活，經(jīng)過多年發(fā)展PPC結(jié)構(gòu)也更加先進(jìn)，由此可見，PPC發(fā)展逐漸趨于成熟。

1.2 PLC

所謂的PLC實(shí)際上就是可編程控制器，它的發(fā)展離不開先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)與電氣控制技術(shù)的支持，在PLC中融入了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，現(xiàn)階段，PLC類型在逐漸增多，應(yīng)用范圍也在逐漸擴(kuò)大，且已經(jīng)成為工業(yè)自動化中不可缺少的一部分。PLC的可靠性較好，能夠適應(yīng)各種不同的環(huán)境，同時(shí)編程相對簡單，可以被更多人操作，經(jīng)過不斷發(fā)展，PLC體積越來越小，能耗也越來越低，但工作性能卻有利明顯提升［1］。

對于PLC來說，它屬于實(shí)時(shí)性工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其運(yùn)行過程從執(zhí)行用戶開始，根據(jù)一定存儲順序完成掃描的，一直到程序結(jié)束。在一臺PLC上可以采用不同軟件，也就意味著能夠完成多種控制任務(wù)，隨著任務(wù)的完成，PLC還可以自行做好內(nèi)部診斷，了解其內(nèi)部是否存在問題，同時(shí)還可以滿足計(jì)算機(jī)通信要求，為系統(tǒng)正常運(yùn)行提供保障。

1.3 現(xiàn)場總線

現(xiàn)場總線屬于控制系統(tǒng)中的底層通信網(wǎng)絡(luò)，在現(xiàn)場總線中不僅有互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，還有較為先進(jìn)的管理理念，將其應(yīng)用到工業(yè)控制中能夠?qū)⑤^為分散的控制設(shè)備組編成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，然后將這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接成能夠?qū)崿F(xiàn)互通有無的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。通過對現(xiàn)場總線的研究可以發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)的開放性較好，在使用中也具有較強(qiáng)的可靠性，能夠被應(yīng)用到多種環(huán)境中，受干擾的機(jī)率也很小。此外，現(xiàn)代新型現(xiàn)代總線還借鑒了OSI/RM模型，能夠很好的完成現(xiàn)場分散，且完成速度極快，并具有較強(qiáng)時(shí)效性，其體系結(jié)構(gòu)也大大減少，由原來的七層降到現(xiàn)在的三層［2］。

2 對電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性

對于現(xiàn)有電氣控制系統(tǒng)來說，就是利用電動機(jī)完成自動控制，其中心組成部分為繼電器，能夠按照操作指令與被控對象的不同發(fā)出信號，這樣具有控制作用的部分就能根據(jù)信號做出規(guī)定動作。在整個(gè)電氣控制系統(tǒng)中，基本可以分為三個(gè)部分，分別為輸入部分、控制部分以及輸出部分［3］。其中控制部分的接線工作十分復(fù)雜，且體積較大，容易發(fā)生故障，再加上操作缺乏靈活性，工作效果較差，容易受干擾，所以，針對這種情況，就需要改善不足，采用高能效且便于操控的控制系統(tǒng)。

3 新型鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的基本要求

由于傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)存在很多不足，所以，新型鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)不僅要具有顯示性能，還要有報(bào)警作用，且具有良好的過程控制能力，同時(shí)還要擁有良好穩(wěn)定性，能夠使用多種環(huán)境，不受外界干擾影響。具體來講，各個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到以下要求：

首先，柴油機(jī)監(jiān)視控制子系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅要具有輸入DI信號與輸入AI信號的作用，具有輸出DO信號的能力，也就是擁有預(yù)熱信號，能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員提供指引。同時(shí)，在柴油機(jī)的控制部分，應(yīng)設(shè)有感應(yīng)信號，且擁有高速走行位感應(yīng)信號。其次，高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)，在該子系統(tǒng)中不僅要重視高速走行監(jiān)視部分的設(shè)計(jì)，還要做好控制部分的設(shè)計(jì)，對于監(jiān)視部分的設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)有軸掛與脫擋感應(yīng)等，而在控制部分則要有掛擋信號等部分，以便做好控制工作，這些都是在設(shè)計(jì)中需要重視之處。最后，作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)。在該子系統(tǒng)中，應(yīng)裝有多種信號開關(guān)，控制好信號頻，通過這種方式強(qiáng)化管理與控制。

4 PPC、PLC及現(xiàn)場總線在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制中的應(yīng)用

4.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

通過研究鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制，能夠了解到該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式有很多，尤其是在PPC、PLC及現(xiàn)場總線被應(yīng)用到鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制中以后，除了要重視監(jiān)控層設(shè)計(jì)以外，還要重視現(xiàn)場控制層的設(shè)計(jì)。在監(jiān)控層設(shè)計(jì)中不僅要做好以上三種子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還要設(shè)計(jì)好系統(tǒng)參數(shù)，找出系統(tǒng)故障，同時(shí)將相關(guān)記錄找出來并完成輸出。在現(xiàn)場控制層中則要開展很多工作，對于現(xiàn)場控制層來說，主要由四部分構(gòu)成，分別為主站、現(xiàn)場總線、從站以及設(shè)備，在實(shí)際利用中也要聯(lián)系實(shí)際情況設(shè)計(jì)，如對于主站來說，應(yīng)當(dāng)在室內(nèi)安裝，而從站則要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置好合適的數(shù)量，并安裝到各個(gè)位置。之所以要重視現(xiàn)場控制層，其原因在于以下幾點(diǎn)：首先，它可以將各個(gè)輸入信號整理在一起；其次，讓各個(gè)控制信號技術(shù)輸出；再者，妥善處理好信號；最后，能夠與監(jiān)控層相聯(lián)系。

4.2 系統(tǒng)配置

在新型鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中存在很多自動化配置，具體來講有以下幾種：該系統(tǒng)中所使用的PPC工業(yè)計(jì)算機(jī)型號為PPC5115；可接觸式顯示器為TP15T；對于PLC控制器來說，擁有兩個(gè)左右的以太網(wǎng)端口，且?guī)в幸粋€(gè)RS232端口，工作效果較好；現(xiàn)場總線的分支模塊基本IBSIL24RB-T-PAC，這些都是傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中所缺少的配置，也正是有了這些先進(jìn)的配置，電氣控制系統(tǒng)的作用才得以大幅度提升。

為更好的強(qiáng)化電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用效果，還將最新Windows操作系統(tǒng)應(yīng)用其中，且應(yīng)用了故障檢測軟件，存在于其中的軌道參數(shù)記錄等也可以在軟件上體現(xiàn)出來，尤其是上下機(jī)還做出特殊設(shè)計(jì)，如在上位機(jī)中應(yīng)用了Visu+軟件，而在下機(jī)位中則應(yīng)用了編程軟件。隨著Visu+軟件的應(yīng)用，操作人員可以清楚的看到每一個(gè)過程組態(tài)，不僅可以了解到操作情況，還能在第一時(shí)間掌握報(bào)警信息，更可以做好相關(guān)記錄，為數(shù)據(jù)連接提供方便。此外，由于Visu+軟件接口足夠清晰，更為直接操作提供了可能，很多工作只需要輕點(diǎn)鼠標(biāo)就能完成。同樣，在IBS OPC SERVER軟件被應(yīng)用到系統(tǒng)中以后，很多存在于系統(tǒng)中的問題都能夠得到妥善解決，在強(qiáng)化了軟件連接的過程中，也便于控制操作。

為及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障對鐵路使用的影響，在該系統(tǒng)中還應(yīng)用了Diag+故障診斷軟件，隨著該軟件的應(yīng)用，基本可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立操作，更可以強(qiáng)化診斷集，以便通過這種方式讓故障更清晰的顯現(xiàn)出來。隨著圖形設(shè)計(jì)的應(yīng)用，很多小型手持診斷設(shè)備也逐漸出現(xiàn)在工作中，它們主要是利用主站接口來完成既定工作，所以，在這一過程中就可以對各個(gè)位置的故障進(jìn)行檢測，鐵路大型養(yǎng)護(hù)機(jī)械的電氣控制也就不再成為問題，只要按照既定要求操作即可完成。

4.3 下位機(jī)編程軟件配置

在下機(jī)位中應(yīng)用了編程軟件，也為相關(guān)工作的開展奠定了基礎(chǔ)，使得控制工作變得更加簡單，所受限制也很少。之所以能夠起到這樣的作用，主要是由于滿足了IEC 61131-3的要求，這樣一來就為做好應(yīng)用工作提供了可能。此外，在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中，還設(shè)有專門用于軌道參數(shù)記錄與打印的程序，正是由于該程序的存在，相關(guān)工作人員不僅可以隨時(shí)查找記錄，還可以做好數(shù)據(jù)分析，這些都是以往電氣控制系統(tǒng)無法達(dá)到的，因此應(yīng)重視新型鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

5 結(jié)語

通過以上研究得知，新型鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成與當(dāng)代經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展有著直接關(guān)系，再加上新型理念的出現(xiàn)，更是促進(jìn)了新型電氣系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展，所以，就需要聯(lián)系實(shí)際情況，將先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用到電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。以往的鐵路大型養(yǎng)護(hù)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中存在很多不足，無法適應(yīng)現(xiàn)代要求，這就需要對其改進(jìn)，因此，有必要將PPC、PLC及現(xiàn)場總線應(yīng)用到電氣控制系統(tǒng)建設(shè)中，不僅提高了穩(wěn)定性，還可以適應(yīng)多種社會環(huán)境，且受外界干擾很小，所以，應(yīng)重視PPC、PLC及現(xiàn)場總線在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文聯(lián)系實(shí)際情況介紹了PPC、PLC及現(xiàn)場總線基本情況，并對其在鐵路大型養(yǎng)路電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望能為相關(guān)人士帶來指引，但介于本人學(xué)識有限，研究中難免有不足存在，希望能夠得到專業(yè)人士指點(diǎn)，完成本次研究。

［1］王鳳蘊(yùn).基于PLC與現(xiàn)場總線的機(jī)械電氣控制系統(tǒng)分析［J］.機(jī)械工程與自動化，2013，02∶208-209.

［2］宗瑋.淺談大型養(yǎng)路機(jī)械發(fā)動機(jī)故障分析與處理［J］.甘肅科技縱橫，2012，01∶47-48+71.

［3］邱學(xué)飛.遠(yuǎn)程維護(hù)在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械上的應(yīng)用［J］.電氣時(shí)代，2012，11∶84-86.

賈飛 （1986—），男，漢族，山西朔州人，助理工程師，本科，研究方向：大型養(yǎng)路機(jī)械。