PPC、PLC及现场总线在铁路大型养路机械电气控制中的应用
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作者: 贾飞
【摘 要】对于铁路大型养路机械来说，综合了多种技术，专门用于铁路使用。而原有电气控制系统则是一种相对老旧的模拟集中式，其构成要素有很多，尽管现有电气控制系统有很多优点，但同样也存在着不少缺点，所以，需要联系实际情况设计一种新型电气控制系统。因此，本文认为可以将PPC、PLC及现场总线应用到铁路大型养路机械电气控制系统建设中。要正确应用这些技术，就需要了解何为PPC、PLC及现场总线，以便为其在铁路大型养路机械电气控制中的应用奠定基础。
【关键词】PPC PLC 现场总线 铁路大型养路机械电气
随着科学技术的发展，基于PPC、PLC及现场总线的电气控制系统被研制出来，并被应用到工业自动化领域中，然而，这种新型的电气控制系统在铁路大型养路机械中还没有得以广泛应用，因此，有必要对基于PPC、PLC及现场总线的铁路大型养路机械进行研究，以便为铁路大型养路机械电气控制系统建设奠定基础。
1 PPC、PLC及现场总线概述
1.1 PPC
PPC工业计算机的可应用范围较广，能够被应用到多个工业领域中，它的操作与安装相对灵活，经过多年发展PPC结构也更加先进，由此可见，PPC发展逐渐趋于成熟。
1.2 PLC
所谓的PLC实际上就是可编程控制器，它的发展离不开先进计算机技术与电气控制技术的支持，在PLC中融入了多项先进技术，现阶段，PLC类型在逐渐增多，应用范围也在逐渐扩大，且已经成为工业自动化中不可缺少的一部分。PLC的可靠性较好，能够适应各种不同的环境，同时编程相对简单，可以被更多人操作，经过不断发展，PLC体积越来越小，能耗也越来越低，但工作性能却有利明显提升[1]。
对于PLC来说，它属于实时性工业控制计算机系统，其运行过程从执行用户开始，根据一定存储顺序完成扫描的，一直到程序结束。在一台PLC上可以采用不同软件，也就意味着能够完成多种控制任务，随着任务的完成，PLC还可以自行做好内部诊断，了解其内部是否存在问题，同时还可以满足计算机通信要求，为系统正常运行提供保障。
1.3 现场总线
现场总线属于控制系统中的底层通信网络，在现场总线中不仅有互联网通信技术，还有较为先进的管理理念，将其应用到工业控制中能够将较为分散的控制设备组编成网络节点，然后将这些网络节点连接成能够实现互通有无的网络系统等。通过对现场总线的研究可以发现，该系统的开放性较好，在使用中也具有较强的可靠性，能够被应用到多种环境中，受干扰的机率也很小。此外，现代新型现代总线还借鉴了OSI/RM模型，能够很好的完成现场分散，且完成速度极快，并具有较强时效性，其体系结构也大大减少，由原来的七层降到现在的三层[2]。
2 对电气控制系统设计的必要性
对于现有电气控制系统来说，就是利用电动机完成自动控制，其中心组成部分为继电器，能够按照操作指令与被控对象的不同发出信号，这样具有控制作用的部分就能根据信号做出规定动作。在整个电气控制系统中，基本可以分为三个部分，分别为输入部分、控制部分以及输出部分[3]。其中控制部分的接线工作十分复杂，且体积较大，容易发生故障，再加上操作缺乏灵活性，工作效果较差，容易受干扰，所以，针对这种情况，就需要改善不足，采用高能效且便于操控的控制系统。
3 新型铁路大型养路机械电气控制系统应达到的基本要求
由于传统电气控制系统存在很多不足，所以，新型铁路大型养路机械电气控制系统不仅要具有显示性能，还要有报警作用，且具有良好的过程控制能力，同时还要拥有良好稳定性，能够使用多种环境，不受外界干扰影响。具体来讲，各个子系统应达到以下要求：
首先，柴油机监视控制子系统。该系统不仅要具有输入DI信号与输入AI信号的作用，具有输出DO信号的能力，也就是拥有预热信号，能够为相关工作人员提供指引。同时，在柴油机的控制部分，应设有感应信号，且拥有高速走行位感应信号。其次，高速走行监视控制子系统，在该子系统中不仅要重视高速走行监视部分的设计，还要做好控制部分的设计，对于监视部分的设计应设有轴挂与脱挡感应等，而在控制部分则要有挂挡信号等部分，以便做好控制工作，这些都是在设计中需要重视之处。最后，作业监视控制子系统。在该子系统中，应装有多种信号开关，控制好信号频，通过这种方式强化管理与控制。
4 PPC、PLC及现场总线在铁路大型养路机械电气控制中的应用
4.1 系统网络结构
通过研究铁路大型养路机械电气控制，能够了解到该系统网络结构形式有很多，尤其是在PPC、PLC及现场总线被应用到铁路大型养路机械电气控制中以后，除了要重视监控层设计以外，还要重视现场控制层的设计。在监控层设计中不仅要做好以上三种子系统的设计，还要设计好系统参数，找出系统故障，同时将相关记录找出来并完成输出。在现场控制层中则要开展很多工作，对于现场控制层来说，主要由四部分构成，分别为主站、现场总线、从站以及设备，在实际利用中也要联系实际情况设计，如对于主站来说，应当在室内安装，而从站则要根据实际情况设置好合适的数量，并安装到各个位置。之所以要重视现场控制层，其原因在于以下几点：首先，它可以将各个输入信号整理在一起；其次，让各个控制信号技术输出；再者，妥善处理好信号；最后，能够与监控层相联系。
4.2 系统配置
在新型铁路大型养路机械电气控制系统中存在很多自动化配置，具体来讲有以下几种：该系统中所使用的PPC工业计算机型号为PPC5115；可接触式显示器为TP15T；对于PLC控制器来说，拥有两个左右的以太网端口，且带有一个RS232端口，工作效果较好；现场总线的分支模块基本IBSIL24RB-T-PAC，这些都是传统电气控制系统中所缺少的配置，也正是有了这些先进的配置，电气控制系统的作用才得以大幅度提升。 为更好的强化电气控制系统应用效果，还将最新Windows操作系统应用其中，且应用了故障检测软件，存在于其中的轨道参数记录等也可以在软件上体现出来，尤其是上下机还做出特殊设计，如在上位机中应用了Visu+软件，而在下机位中则应用了编程软件。随着Visu+软件的应用，操作人员可以清楚的看到每一个过程组态，不仅可以了解到操作情况，还能在第一时间掌握报警信息，更可以做好相关记录，为数据连接提供方便。此外，由于Visu+软件接口足够清晰，更为直接操作提供了可能，很多工作只需要轻点鼠标就能完成。同样，在IBS OPC SERVER软件被应用到系统中以后，很多存在于系统中的问题都能够得到妥善解决，在强化了软件连接的过程中，也便于控制操作。
为及时发现故障对铁路使用的影响，在该系统中还应用了Diag+故障诊断软件，随着该软件的应用，基本可以实现独立操作，更可以强化诊断集，以便通过这种方式让故障更清晰的显现出来。随着图形设计的应用，很多小型手持诊断设备也逐渐出现在工作中，它们主要是利用主站接口来完成既定工作，所以，在这一过程中就可以对各个位置的故障进行检测，铁路大型养护机械的电气控制也就不再成为问题，只要按照既定要求操作即可完成。
4.3 下位机编程软件配置
在下机位中应用了编程软件，也为相关工作的开展奠定了基础，使得控制工作变得更加简单，所受限制也很少。之所以能够起到这样的作用，主要是由于满足了IEC 61131-3的要求，这样一来就为做好应用工作提供了可能。此外，在铁路大型养路机械电气控制系统中，还设有专门用于轨道参数记录与打印的程序，正是由于该程序的存在，相关工作人员不仅可以随时查找记录，还可以做好数据分析，这些都是以往电气控制系统无法达到的，因此应重视新型铁路大型养路机械电气控制系统的应用。
5 结语
通过以上研究得知，新型铁路大型养路机械电气控制系统的构成与当代经济与科技发展有着直接关系，再加上新型理念的出现，更是促进了新型电气系统的应用与发展，所以，就需要联系实际情况，将先进控制技术应用到电气控制系统设计中。以往的铁路大型养护机械电气控制系统中存在很多不足，无法适应现代要求，这就需要对其改进，因此，有必要将PPC、PLC及现场总线应用到电气控制系统建设中，不仅提高了稳定性，还可以适应多种社会环境，且受外界干扰很小，所以，应重视PPC、PLC及现场总线在铁路大型养路机械电气控制系统中的应用。本文联系实际情况介绍了PPC、PLC及现场总线基本情况，并对其在铁路大型养路电气控制系统中的应用进行了研究，希望能为相关人士带来指引，但介于本人学识有限，研究中难免有不足存在，希望能够得到专业人士指点，完成本次研究。
参考文献：
[1]王凤蕴.基于PLC与现场总线的机械电气控制系统分析[J].机械工程与自动化，2013，02：208-209.
[2]宗玮.浅谈大型养路机械发动机故障分析与处理[J].甘肃科技纵横，2012，01：47-48+71.
[3]邱学飞.远程维护在铁路大型养路机械上的应用[J].电气时代，2012，11：84-86.
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