可編程控制器與電源的整合應用

    摘要：為保證鐵路交通系統的快速高效的運行，目前鐵路交通系統對信號的電源系統的可靠性要求越來越高，因此鐵路交通系統中信號的電源系統監控的實時監控變得更加重要，本項目為此提供的PLC解決方案使得客戶的要求得到了滿足。 

    1 引言

    電源監控是鐵路信號的重要的監控系統。在此之前信號的電源監控系統基本上是采用單片機作為信號采集系統的核心。單片機監控系統一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技術局限，另一方面由于其中的電源模塊部分的監控相對獨立，對電源系統帶來了諸多不便，比如維護困難、界面顯示繁瑣等�；�于以上原因本項目配套開發了基于臺達PLC作為信號采集核心、臺達HMI觸摸屏作為操作和監視界面的電源監控系統。監控子系統與電源模塊通過工業總線網絡互連實現整合的經濟實用、技術先進的鐵路信號的電源監控系統。

    2 硬軟件系統設計

    2.1硬件體系設計

                                    圖1 硬件體系設計 
    鐵路信號電源監控硬件體系設計參見圖1。系統規模：44個數字量輸入；1個數字量輸出；6個電源模塊；39路模擬量輸入。

    控制系統配置如下：觸摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1個DVP04AD-H＋3個DVP16HM11N；電源模塊通訊卡1塊；分時采集電路卡1塊。

    觸摸屏主要是用來顯示采集數據、報警、報警上下限設定、采集數據顯示微調、報警數據顯示、歷史趨勢圖顯示等。PLC主要是采集數據并計算，由于考慮系統對模擬量采集的速度要求不是很高，為了節省成本，系統中使用了1 個DVP04AD-H對39路模擬量進行了分時采集，為了實現這個功能我們與廠家共同實驗開發了一個電子開關電路，對39路模擬量分了十組、每組4路，通過輸出不同的組別進行采集。電源通訊卡主要負責把6塊電源模塊的數據匯總并且通過RS484接口以MODBUS協議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數據，為實現這個功能我們公司的電源研發部門做了大量的工作，最終使PLC與電源模塊的通訊卡實現了通訊，電源模塊的信息得到了采集。

    2.2軟件體系設計

    （1）系統功能設計：44個數字量采集顯示，故障判斷；6個電源模塊的數據采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態并判斷報警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報警；顯示報警畫面、報警信息、當前報警、報警頻次；報警上下限設定；數據微調功能，并且顯示微調值； 歷史趨勢圖顯示；不同畫面開啟權限設定； 以上有必要說明的是數據微調功能，由于現場的一次測量元件測量會有誤差，而且此誤差是固定的，短時間內是不變的，所以在程序當中增加這部分功能，使最終顯示出來的數值是消除誤差之后的值；

    （2）系統結構設計分為HMI人機對話界面部分和PLC現場監控部分。HMI部分主要構架參見圖2。

                                                圖2 HMI人機對話界面 
    PLC監控部分主要包括：電源模塊通訊；分時采集40路模擬量，每次采集4路；對采集的模擬量根據量程進行計算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態并判斷報警；微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；故障和報警；數字量采集顯示，故障判斷；

    3 工程調試

   調試分時采集功能時需要注意分時采集的時間，過大會影響整體數據采集的時間，過小會造成采集數據混亂，另外需要在兩次采集數據之間加一段間隔時間，避免兩組數據的重疊。對采集的模擬量根據量程進行計算得出顯示值。微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；注意微調時可能會出現負值情況，所以要考慮負值的消除。電源模塊通訊注意電源通訊時的通訊協議一定要在通訊卡中設置好，包括站號設定，另外注意地址對應。故障和報警；因為報警點共有79個，很繁瑣，需要思路清晰。

    4結束語

    基于中達電通公司提供的解決方案的典型案例整合了兩種不同種類的產品，體現出單一技術平臺在集成工程中的一體化特點。