PPC、PLC及現場總線在鐵路大型養路機械電氣控制中的應用

賈飛

（中國神華軌道機械化維護分公司府谷工務機械段，陜西榆林 719499）

PPC、PLC及現場總線在鐵路大型養路機械電氣控制中的應用

賈飛

（中國神華軌道機械化維護分公司府谷工務機械段，陜西榆林 719499）

對于鐵路大型養路機械來說，綜合了多種技術，專門用于鐵路使用。而原有電氣控制系統則是一種相對老舊的模擬集中式，其構成要素有很多，盡管現有電氣控制系統有很多優點，但同樣也存在著不少缺點，所以，需要聯系實際情況設計一種新型電氣控制系統。因此，本文認為可以將PPC、PLC及現場總線應用到鐵路大型養路機械電氣控制系統建設中。要正確應用這些技術，就需要了解何為PPC、PLC及現場總線，以便為其在鐵路大型養路機械電氣控制中的應用奠定基礎。

PPC PLC 現場總線 鐵路大型養路機械電氣

隨著科學技術的發展，基于PPC、PLC及現場總線的電氣控制系統被研制出來，并被應用到工業自動化領域中，然而，這種新型的電氣控制系統在鐵路大型養路機械中還沒有得以廣泛應用，因此，有必要對基于PPC、PLC及現場總線的鐵路大型養路機械進行研究，以便為鐵路大型養路機械電氣控制系統建設奠定基礎。

1 PPC、PLC及現場總線概述

1.1 PPC

PPC工業計算機的可應用范圍較廣，能夠被應用到多個工業領域中，它的操作與安裝相對靈活，經過多年發展PPC結構也更加先進，由此可見，PPC發展逐漸趨于成熟。

1.2 PLC

所謂的PLC實際上就是可編程控制器，它的發展離不開先進計算機技術與電氣控制技術的支持，在PLC中融入了多項先進技術，現階段，PLC類型在逐漸增多，應用范圍也在逐漸擴大，且已經成為工業自動化中不可缺少的一部分。PLC的可靠性較好，能夠適應各種不同的環境，同時編程相對簡單，可以被更多人操作，經過不斷發展，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，它屬于實時性工業控制計算機系統，其運行過程從執行用戶開始，根據一定存儲順序完成掃描的，一直到程序結束。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，隨著任務的完成，PLC還可以自行做好內部診斷，了解其內部是否存在問題，同時還可以滿足計算機通信要求，為系統正常運行提供保障。

1.3 現場總線

現場總線屬于控制系統中的底層通信網絡，在現場總線中不僅有互聯網通信技術，還有較為先進的管理理念，將其應用到工業控制中能夠將較為分散的控制設備組編成網絡節點，然后將這些網絡節點連接成能夠實現互通有無的網絡系統等。通過對現場總線的研究可以發現，該系統的開放性較好，在使用中也具有較強的可靠性，能夠被應用到多種環境中，受干擾的機率也很小。此外，現代新型現代總線還借鑒了OSI/RM模型，能夠很好的完成現場分散，且完成速度極快，并具有較強時效性，其體系結構也大大減少，由原來的七層降到現在的三層［2］。

2 對電氣控制系統設計的必要性

對于現有電氣控制系統來說，就是利用電動機完成自動控制，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出信號，這樣具有控制作用的部分就能根據信號做出規定動作。在整個電氣控制系統中，基本可以分為三個部分，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雜，且體積較大，容易發生故障，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。

3 新型鐵路大型養路機械電氣控制系統應達到的基本要求

由于傳統電氣控制系統存在很多不足，所以，新型鐵路大型養路機械電氣控制系統不僅要具有顯示性能，還要有報警作用，且具有良好的過程控制能力，同時還要擁有良好穩定性，能夠使用多種環境，不受外界干擾影響。具體來講，各個子系統應達到以下要求：

首先，柴油機監視控制子系統。該系統不僅要具有輸入DI信號與輸入AI信號的作用，具有輸出DO信號的能力，也就是擁有預熱信號，能夠為相關工作人員提供指引。同時，在柴油機的控制部分，應設有感應信號，且擁有高速走行位感應信號。其次，高速走行監視控制子系統，在該子系統中不僅要重視高速走行監視部分的設計，還要做好控制部分的設計，對于監視部分的設計應設有軸掛與脫擋感應等，而在控制部分則要有掛擋信號等部分，以便做好控制工作，這些都是在設計中需要重視之處。最后，作業監視控制子系統。在該子系統中，應裝有多種信號開關，控制好信號頻，通過這種方式強化管理與控制。

4 PPC、PLC及現場總線在鐵路大型養路機械電氣控制中的應用

4.1 系統網絡結構

通過研究鐵路大型養路機械電氣控制，能夠了解到該系統網絡結構形式有很多，尤其是在PPC、PLC及現場總線被應用到鐵路大型養路機械電氣控制中以后，除了要重視監控層設計以外，還要重視現場控制層的設計。在監控層設計中不僅要做好以上三種子系統的設計，還要設計好系統參數，找出系統故障，同時將相關記錄找出來并完成輸出。在現場控制層中則要開展很多工作，對于現場控制層來說，主要由四部分構成，分別為主站、現場總線、從站以及設備，在實際利用中也要聯系實際情況設計，如對于主站來說，應當在室內安裝，而從站則要根據實際情況設置好合適的數量，并安裝到各個位置。之所以要重視現場控制層，其原因在于以下幾點：首先，它可以將各個輸入信號整理在一起；其次，讓各個控制信號技術輸出；再者，妥善處理好信號；最后，能夠與監控層相聯系。

4.2 系統配置

在新型鐵路大型養路機械電氣控制系統中存在很多自動化配置，具體來講有以下幾種：該系統中所使用的PPC工業計算機型號為PPC5115；可接觸式顯示器為TP15T；對于PLC控制器來說，擁有兩個左右的以太網端口，且帶有一個RS232端口，工作效果較好；現場總線的分支模塊基本IBSIL24RB-T-PAC，這些都是傳統電氣控制系統中所缺少的配置，也正是有了這些先進的配置，電氣控制系統的作用才得以大幅度提升。

為更好的強化電氣控制系統應用效果，還將最新Windows操作系統應用其中，且應用了故障檢測軟件，存在于其中的軌道參數記錄等也可以在軟件上體現出來，尤其是上下機還做出特殊設計，如在上位機中應用了Visu+軟件，而在下機位中則應用了編程軟件。隨著Visu+軟件的應用，操作人員可以清楚的看到每一個過程組態，不僅可以了解到操作情況，還能在第一時間掌握報警信息，更可以做好相關記錄，為數據連接提供方便。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鼠標就能完成。同樣，在IBS OPC SERVER軟件被應用到系統中以后，很多存在于系統中的問題都能夠得到妥善解決，在強化了軟件連接的過程中，也便于控制操作。

為及時發現故障對鐵路使用的影響，在該系統中還應用了Diag+故障診斷軟件，隨著該軟件的應用，基本可以實現獨立操作，更可以強化診斷集，以便通過這種方式讓故障更清晰的顯現出來。隨著圖形設計的應用，很多小型手持診斷設備也逐漸出現在工作中，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位置的故障進行檢測，鐵路大型養護機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 下位機編程軟件配置

在下機位中應用了編程軟件，也為相關工作的開展奠定了基礎，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用工作提供了可能。此外，在鐵路大型養路機械電氣控制系統中，還設有專門用于軌道參數記錄與打印的程序，正是由于該程序的存在，相關工作人員不僅可以隨時查找記錄，還可以做好數據分析，這些都是以往電氣控制系統無法達到的，因此應重視新型鐵路大型養路機械電氣控制系統的應用。

5 結語

通過以上研究得知，新型鐵路大型養路機械電氣控制系統的構成與當代經濟與科技發展有著直接關系，再加上新型理念的出現，更是促進了新型電氣系統的應用與發展，所以，就需要聯系實際情況，將先進控制技術應用到電氣控制系統設計中。以往的鐵路大型養護機械電氣控制系統中存在很多不足，無法適應現代要求，這就需要對其改進，因此，有必要將PPC、PLC及現場總線應用到電氣控制系統建設中，不僅提高了穩定性，還可以適應多種社會環境，且受外界干擾很小，所以，應重視PPC、PLC及現場總線在鐵路大型養路機械電氣控制系統中的應用。本文聯系實際情況介紹了PPC、PLC及現場總線基本情況，并對其在鐵路大型養路電氣控制系統中的應用進行了研究，希望能為相關人士帶來指引，但介于本人學識有限，研究中難免有不足存在，希望能夠得到專業人士指點，完成本次研究。

［1］王鳳蘊.基于PLC與現場總線的機械電氣控制系統分析［J］.機械工程與自動化，2013，02∶208-209.

［2］宗瑋.淺談大型養路機械發動機故障分析與處理［J］.甘肅科技縱橫，2012，01∶47-48+71.

［3］邱學飛.遠程維護在鐵路大型養路機械上的應用［J］.電氣時代，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：大型養路機械。