基于PLC的地鐵AFC緊急控制系統設計與實現

劉 寧,呂 蒙,張玉芳

(鄭州鐵路職業技術學院,河南 鄭州 451460)

地鐵AFC系統設備是直接面對乘客、服務乘客的工具,當車站出現火災、設備故障及其他特殊情況需快速疏散站內乘客時,需要緊急系統啟動,所有自動檢票機通道打開,因此減少地鐵運營安全事故與AFC系統的緊急系統密切相關。

1 系統工作原理

緊急系統由緊急控制盒、FAS控制模塊和安裝在綜合監控系統IBP盤的緊急按鈕組成。緊急按鈕與來自FAS控制模塊的緊急狀態輸入(干觸點)并聯,連接到緊急控制盒。緊急控制盒通過信號線與閘機和SC相連接,在車站需要進入緊急狀態時,能夠接收緊急信號并向閘機發送緊急指令,控制閘機釋放扇門,同時向車站計算機系統反饋執行狀態。

緊急狀態有FAS聯動觸發緊急模式、IBP盤緊急按鈕觸發緊急模式、LC/SC工作站下發緊急模式計三種觸發形式,前兩種緊急模式觸發信號來源不同,其緊急信號作用機制完全一致。

FAS系統聯動和IBP盤緊急按鈕觸發緊急時,緊急控制盒接收到緊急信號后向終端設備下發緊急信號,同時向SC服務器發送緊急信號,SC服務器通過網絡向終端設備發送緊急信號。

LC/SC工作站下發緊急命令時,由SC服務器通過網絡直接向終端設備下發緊急信號,使終端設備進入緊急狀態。

SC工作站下發緊急命令的步驟為在SC工作站登錄賬戶→點擊設備操作→點擊降級模式→輸入操作員工號及密碼(雙權限認證)→雙擊執行,使所有閘機進行釋放。

2 系統設計

2.1 PLC控制系統

PLC控制系統就是以控制及信息通信技術為基礎的控制裝置,也是PLC控制系統核心。如圖1,控制器包含硬件模塊、現場總線等,其中硬件模塊由CPU模塊、功能模塊、電源模塊等組成。PLC控制模塊可根據AFC、FAS、IBP盤等反饋的實際需求進行可編程控制單元匹配、邏輯控制等操作,可以快速實現生產過程中的調整和改變,有良好的環境適應及抗外界干擾能力。另外,這個模塊編譯完成后支持文件安裝至控制器或者仿真器,可實現AFC緊急控制系統全過程監控、離線仿真、在線診斷等功能。

圖1 PLC控制系統示意圖

2.2 緊急控制盒

緊急控制盒的主要組成部分為:

(1)電源指示燈,用于指示緊急控制盒的通電狀態;

(2)緊急狀態指示燈,紅燈亮時表示進入緊急狀態;

(3)緊急命令下發指示燈,紅燈亮時表示緊急命令下發至終端設備;

(4)模式切換按鈕,用于切換緊急命令下發為自動或手動模式(自動模式時緊急控制盒收到緊急命令后直接向終端設備下發緊急命令、手動模式時緊急控制盒無法向終端設備下發緊急命令),一般情況下緊急控制盒工作在自動模式下,必要時可使用手動模式恢復因短路等誤觸發的緊急狀態;

(5)接線端子,緊急命令輸出端接AGM,緊急命令輸入端接FAS和IBP盤緊急按鈕緊急信號線,緊急命令反饋端向IBP盤反饋是否進入緊急狀態(進入緊急狀態后,IBP盤緊急按鈕指示燈點亮)、向FAS反饋緊急信號;

(6)緊急控制盒串口線,用于和SC服務器通信,獲取服務器下發的緊急命令信號,并向服務器發送緊急控制盒的運行狀態。

2.3 緊急控制系統接線設計

無源信號輸入的緊急控制系統同一組閘機的接線方式與第一臺閘機相同,為并聯接線,緊急信號輸出為繼電器干接點信號輸出,所有輸出為串聯輸出。

緊急系統可以按照緊急按鈕、緊急模式輸出信號的不同分為四種模式:

(1)常開模式,所接的按鈕為常開干接點,當按鈕閉合時視為下發緊急指令,這種模式滿足一些項目的IBP盤設計方對按鈕的要求;

(2)常閉模式,所接的按鈕為常閉干接點,當按鈕斷開時視為下發緊急指令,此種模式滿足另一些項目的IBP盤設計方對按鈕的要求;

(3)冷線模式,緊急模式為緊急按鈕控制盒輸出DC24 V信號,正常模式為0 V,即正常模式中緊急按鈕控制盒與閘機的回路沒有電流;

(4)熱線模式,與冷線模式相反,緊急模式為0 V,正常模式為緊急按鈕控制盒輸出DC24 V,即正常模式中緊急按鈕控制盒與閘機之間始終存在回路。

3 系統整體測試

將各個模塊安裝完成后對整個系統進行整體測試,當發生緊急情況需要乘客緊急撤離車站時,可通過事發車站的車站計算機(自動)或者緊急按鈕(手動)啟用緊急模式。進入緊急模式后所有閘機打開扇門,乘客出站不檢票。車站緊急模式具有最高級的模式優先權。在啟用緊急模式后車站計算機將自動向中央計算機傳送相關信息,系統緊急模式下測試的主要參數見表1。

表1 系統測試主要參數

4 結語

這種基于PLC的地鐵AFC系統緊急控制系統通過信號線與閘機和SC連接。將緊急控制盒安裝在IBP盤上,不僅可以實現緊急情況下快速有效疏散乘客,而且能依據SC接收端反饋的信息,實現緊急按鈕控制盒與服務器之間的通信,可以外發到車站的其他緊急信號控制設備,可支持多個緊急信號控制設備。經測試,整個系統緊急狀態下操作方便,且自動化程度和安全性高。