PLC在城市轨道交通的应用

PLC在城市轨道交通的应用

马宏伟,弓志华

郑州中建深铁轨道交通有限公司 河南郑州 450016

摘要：近几年，随着社会经济水平快速发展，轨道交通的不断发展,使其成为人们出行的主要交通方式之一。而屏蔽门系统作为轨道交通安全的重要保障,其安全稳定的运行成为许多学者的研究方向,如段洪亮为了弥补传统PID控制算法的参数不能进行自适应调整的不足,采用了模糊PID控制方法控制无刷直流电动机。两者对比,模糊PID控制策略对于站台滑动门的控制性更好,使屏蔽门系统可更稳定运行,保障了轨道交通安全;在对轨道交通屏蔽门智能运维系统的研究中,为了更好地实现对设备的实时监测并及时预测故障,在屏蔽门中安装了传感器。通过故障类型的统计,进行分析后归纳出其发生规律,以对屏蔽门进行检修和维护,更好地保证屏蔽门系统运行;在对地铁屏蔽门控制系统的研究中,提出了一种以可编程控制器为核心的屏蔽门控制系统,建立了基于PLC的系统组成框图和自动控制程序。

关键词：PLC；城市轨道交通；应用

引言

PLC控制技术是一种新型的智能运算电子系统，随着信息科技的高速发展，这种技术逐渐应用在各种大型轨道交通服务的环节之中。在传统轨道交通工作中，主要以半人力半自动化为基础，例如轨道交通服务计算、集约化控制、统筹控制等多方面内容都只能以人力代替，严重影响了轨道交通服务效率，增加了轨道交通服务的成本。

1PLC控制技术工作原理

PLC控制技术在轨道交通信号灯轨道交通服务初期运作阶段，主要的方式就是将工作的详细资料进行输入，再利用PLC基础轨道交通服务设备对工作进行全方位的扫描和信息录入。之后将PLC设备录入的整体工作资料形成立体的图形图像，最终形成一个固定的控制管理系统，在具体的管理程序执行过程中，这些工作的信息会以系统数据的方式进行传递核算，并在运作过程中保持数据值不变，保证整个轨道交通服务环节的规格和质量不会出现差异。

2城市轨道交通BAS系统应用PLC技术的意义

随着城市轨道交通的不断发展，对轨道交通的控制中心的智能化和自动化程度提出了更高的要求，需要不断提高轨道运营的安全性和舒适性，其主要由控制中心、车辆维修中心、BAS系统等组成，各个系统之间通过光纤通信来进行各种信息的传递，站级的BAS系统需要及时向控制中心传递各种设备运行状态信息，还需要及时接受控制中心传递过来的各种命令，经过对命令的解析后，实时对各种设备进行操控。为了方便设备之间的各种通信，采用的RS485通信协议，其传输速率可以高达2Mbps，可以满足通信的基本要求。

在BAS系统工作的过程中，需要使用到多台PLC，每台PLC都是一个独立的控制单元，其可以单独控制一台或者数台设备，每台都具有通信的功能，这些PLC用于车站空调通风系统、隧道通风系统、给排水系统、照明系统等终端的监控和控制，及时采集设备运转的状态信息，将这些信息传递给中心监控室。

通过PLC控制系統可以对系统中的每台设备进行监视和控制，针对不同的设备运行状态，对设备的运行进行及时的调整，从而保证整个系统正常运行。在给排水处理系统采用PLC控制之后，有效提高了整个系统的运行效率，降低了系统运行的成本，对系统的控制也变得非常精确，避免了人为操作造成的水处理质量波动大的现象，还通过内部强大的故障处理功能，可以及时对故障进行响应，避免产生故障大规模扩大的现象。利用PLC控制还有一个最大的好处，那就是方便对水处理系统的升级和改造工作，这时传统的自动化控制所无法比拟的，在系统升级完成，并重新对控制系统的硬件进行升级后，只需对PLC的内部程序进行调整，就可以让其重新发挥出作用。通过PLC控制技术的应用，可以更加有效完成对整个车站运行状态的监控，各种功能作用的PLC会及时对各种子系统和设备的运行状态信息，通过通信网络进行上传，中心控制室的计算机会首先将这些信息存储到数据库中，然后通过采用智能处理分析算法，对这些信息进行分析运算，就可以实际掌握设备的状态是否正常，如果发现异常，其就会以报警的形式显示出来，及时提醒检修人员进行维护，极大提高了车站监控工作的效率，降低了监控人员的工作量。为了防止因为PLC自身的故障对系统运行造成影响，PLC系统具有定期应答功能，如果监控中心在一定时间段内没有收到应答，就可以知道是PLC系统出现了故障，可以及时对PLC系统进行维护。

3系统详细设计

3.1　PLC的选型

控制中心OCC环控工作站控制器及车站级BAS控制系统PLC采用西门子公司生产的S7-400处理器模块。S7-400采用模块化无风扇设计，适用于可靠性极高的大型复杂控制系统。S7-400提供了多级别的CPU模块和通用功能模块，可灵活组合，自由扩展，具有运行速度高、存储能量大、I/O扩展能力强、通信能力高、诊断功能全、电磁兼容性能好、抗震动抗冲击能力强等特点，并且具有HMI服务，用户可以通过HMI服务定义源和目的地址，自动传送信息。S7-400采用STEP软件编程语言，能够实现在线编辑，就地进行被监控设备调试。

3.2开门功能

在屏蔽门系统中,主要包含开门、关门、防夹三个功能。依据各项控制功能对其进行控制部件的详细功能设计。屏蔽门控制中的开门功能可有效地节约等待时间,提高轨道交通的运行效率。在实现开门功能时,其操作流程依次为对开门信号进行判断,然后是对开门到位做出判断,最后是指示灯和蜂鸣器的提示。具体过程为当地铁列车达到指定位置时,开门信号发送后,由逻辑单元接收并对其进行判断,若为有效开门信号,就向分控的门控单元传达该信号,再由门控单元控制电机系统带动滑动门打开;若为无效信号,则需人工手动完成开门操作。在整个开门过程中,需要设置固定频率发声的蜂鸣器,且门头状态指示灯和蜂鸣器保持同样的频率闪烁,当门完全开启时,指示灯常亮。

3.3关门功能

屏蔽门控制中的关门功能可保证乘客在上下车时的人身安全,提高屏蔽门的安全性能。在实现关门功能时,其实现流程依次为对关门信号进行判断,判断障碍物,然后使指示灯和蜂鸣器提升。关门功能的具体操作流程为,关门信号发送后,由逻辑单元接收信号,并对其进行判断,若信号有效,门控单元就会接收到关门信号,再带动相应的电机进行反向转动;若无效,则需要人工操作门关闭。在关闭的过程,蜂鸣器和指示灯同样像开门过程时一样保持固定频率发声和闪烁,当门关闭紧锁后,停止发声且指示灯熄灭。如果遇到障碍物,控制系统将会自动开启障碍物探测功能。

3.4防夹功能

防夹功能是控制系统中的一个重要功能,可保证其安全,将采用智能传感器技术设计控制系统的防夹功能。智能传感器技术是可对温度、实物、环境等信息进行自动收集并进行数据处理以及诊断的传感器。此处将选用光电型传感器,其具有反应速度快、分辨率高等优点。

功能设计。通过设置发射器、接收器、检测电路、供电电路和计时电路来实现防夹功能。发射器和接收器放置在滑动门的立柱两侧,离地高度为500m。由屏蔽门系统进行统一供电。滑动门的门控单元之间设置相应的信号传递,门控单元接收到信号时,将此信号传递给光电传感器,使其进入探测计时阶段。在乘客上下车时,会遮挡住发射器发射的光信号,这时就判定为“有人”状态;当无乘客上下车时,此时光电信号接通,判定为“无人”状态,便停止计时,得到有效开门时间,将其存储到数据库中。当所有传感器信号串联形成探测回路时,判断为“无人”,此信息传递到逻辑控制单元,再将“无障碍物”信号传送到系统和司机驾驶室。系统接收到滑动门关闭且紧锁的信号后经过一个固定时间,传感器将进入待机状态。

结语

随着科学技术水平和轨道交通服务水平的不断提升，PLC控制技术也随之有了一定的发展。为了尽可能保证轨道交通自动化控制系统发展，要求PLC控制技术结合轨道交通服务标准进行一定的改动，确保PLC控制技术能够适应当前的轨道交通服务技术。而PLC控制技术能够有效提升轨道交通服务能力，提升轨道交通服务质量。

参考文献

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