基于PPC、PLC及現(xiàn)場總線的鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)（）
3 系統(tǒng)要求
針對上面列舉的不足，有必要設(shè)計一種新的電氣控制系統(tǒng)，它應(yīng)滿足以下要求。
3.1基本要求
新的大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具有統(tǒng)一的顯示、指示及報警，具有過程控制功能；具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，具有較好的抗振性能、抗沖擊性能、防塵性能，能經(jīng)受高溫、高濕的環(huán)境。
3.2 具體要求
新的鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)主要針對柴油機監(jiān)視控制子系統(tǒng)、高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)、作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)進行重新設(shè)計，而對于整車電源子系統(tǒng)和輔助設(shè)備子系統(tǒng)，它們都是點對點的簡單控制，不作重新設(shè)計。下面詳細介紹這三個子系統(tǒng)的各種輸入輸出信號。
3.2.1 柴油機監(jiān)視控制子系統(tǒng)
3.2.1.1 柴油機監(jiān)視部分
輸入DI信號：油壓開關(guān)信號、缸蓋溫度（水溫）開關(guān)信號、空氣濾清器開關(guān)信號、直流發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)開關(guān)信號等；
輸入AI信號：轉(zhuǎn)速傳感器信號、油壓傳感器信號、缸蓋溫度（水溫）傳感器信號、電瓶電壓信號、柴油油位傳感器信號等；
輸出DO信號：預(yù)熱指示信號等；
3.2.1.2 柴油機控制部分
輸入DI信號：怠速位感應(yīng)開關(guān)信號、高速走行位感應(yīng)開關(guān)信號、作業(yè)位感應(yīng)開關(guān)信號等。
輸出DO信號：油門電機驅(qū)動信號等；
3.2.2 高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)（靜液壓傳動模式）
3.2.2.1 高速走行監(jiān)視部分
輸入DI信號：各軸掛、脫擋感應(yīng)開關(guān)信號等；
輸入AI信號：速度—里程傳感器信號等；
3.2.2.2 高速走行控制部分
輸入DI信號：掛擋開關(guān)信號，點動掛擋開關(guān)信號，向前、向后走行開關(guān)信號，走行手柄位置信號等。
輸入AI信號：走行手柄電位器信號等。
輸出DO信號：向前、向后閥驅(qū)動信號，掛擋閥驅(qū)動信號等。
輸出AO信號：走行泵比例閥驅(qū)動信號等。
3.2.3 作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)（以新型穩(wěn)定車為例）
輸入DI信號：各種開關(guān)、行程開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)信號共125個；
輸入AI信號：左、右抄平傳感器信號，前、后電子擺信號，正矢傳感器信號，測量輪信號，加速度傳感器信號，振頻傳感器信號共7個；
輸出DO信號：各種開關(guān)電磁閥驅(qū)動信號共82個；
輸出AO信號：比例電磁閥驅(qū)動信號共4個。
4 系統(tǒng)設(shè)計
4.1 INTERBUS現(xiàn)場總線簡介
INTERBUS現(xiàn)場總線于1984年推出，其主要技術(shù)開發(fā)者為德國的Phoenix Contact公司。INTERBUS現(xiàn)場總線采用非常獨特的集總幀傳輸協(xié)議，有效數(shù)據(jù)傳輸率高達52%，具備強大的故障診斷功能；采用雙絞線無中繼器傳輸距離長達12.8公里；單主站可連接最多達255個從站；掃描8192個I/O點的時間僅為7.8毫秒（500Kbps）。由于該總線的快速發(fā)展和廣泛使用，INTERBUS 已先后成為DIN19258德國標準、EN50254歐洲標準、IEC61158現(xiàn)場總線國際標準和中國機械工業(yè)標準JB/T 10308.8所規(guī)定的標準現(xiàn)場總線。INTERBUS在全球有1000多家總線設(shè)備生產(chǎn)商，提供多達2500種產(chǎn)品。到目前為止，INTERBUS現(xiàn)場總線在世界各地的節(jié)點安裝突破750萬，在各種現(xiàn)場總線中名列第二。
今天，作為現(xiàn)場總線、PC-Based、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的先導(dǎo)，菲尼克斯又率先提出了Fieldbus+Ethernet這一新型自動化方案，構(gòu)造了完善的工業(yè)企業(yè)管理控制網(wǎng)絡(luò)。
INTERBUS總線包括遠程總線網(wǎng)絡(luò)和本地總線網(wǎng)絡(luò)，兩種網(wǎng)絡(luò)傳送相同的信號但電平不同。遠程總線網(wǎng)絡(luò)用于遠距離數(shù)據(jù)傳送，采用RS-485傳輸，遠程網(wǎng)絡(luò)采用全雙工方式進行通訊，通訊速率為500kb/s。本地總線網(wǎng)絡(luò)連接到遠程網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)上的總線終端BT（BUSTerminal）上的BK模塊負責將遠程網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為本地網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。INTERBUS總線上的主要設(shè)備有總線終端BT（BUSTerminal）上的BK模塊、I/O模塊和安裝在PC或PLC等上位主設(shè)備中的總線控制板?？偩€控制板是INTERBUS總線上的主設(shè)備，用于實現(xiàn)協(xié)議的控制、錯誤的診斷、組態(tài)的存儲等功能。I/O模塊實現(xiàn)在總線控制板和傳感器/執(zhí)行器之間的接收和數(shù)據(jù)傳輸，可處理的數(shù)據(jù)類型包括機械制造和流程工業(yè)的所有標準信號。
INTERBUS的主要應(yīng)用在汽車、造紙、煙草、印刷、倉儲、船舶、食品、冶金、木材、紡織、化工等行業(yè)。歐洲汽車工業(yè)80%的車身廠和焊接車間，均采用INTERBUS系統(tǒng)的控制方案。在上海大眾的帕薩特生產(chǎn)線、一汽大眾的Audi A6生產(chǎn)線上、紅塔集團玉溪卷煙廠新的生產(chǎn)線，均全面采用了INTERBUS作控制方案。
4.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
根據(jù)鐵路大型養(yǎng)路機械控制系統(tǒng)的特點，基于PPC工業(yè)控制計算機、PLC及現(xiàn)場總線INTERBUS的鐵路大型養(yǎng)路機械控電器制系統(tǒng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，它分為兩層：監(jiān)控層和現(xiàn)場控制層。
4.2.1 監(jiān)控層
監(jiān)控層由高速以太網(wǎng)Ethernet、PPC工業(yè)控制計算機、TP觸摸屏顯示器以及連接在PPC上的打印機組成。監(jiān)控層主要完成以下功能：
?。?）柴油機監(jiān)視控制子系統(tǒng)中柴油機轉(zhuǎn)速、油壓、缸蓋溫度（水溫）、電瓶電壓、柴油油位的顯示；低油壓、高缸蓋溫度（水溫）、空氣濾清器堵塞狀態(tài)、直流發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)的報警指示；預(yù)熱指示；怠速位、高速走行位、作業(yè)位的指示等。
?。?）高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)（靜液壓傳動模式）中速度—里程，各軸掛、脫擋狀態(tài)的顯示；掛擋開關(guān)，點動掛擋開關(guān)，向前、向后走行開關(guān)，走行手柄電位器，走行手柄位置的顯示等。
（3）作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)（以新型穩(wěn)定車為例）中各種開關(guān)，作業(yè)機構(gòu)的各種行程開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)狀態(tài)的顯示；左、右抄平傳感器信號，前、后電子擺信號，正矢傳感器信號，加速度傳感器信號，振頻傳感器信號，作業(yè)速度的顯示。
?。?）系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。
?。?）系統(tǒng)故障診斷。
（6）軌道參數(shù)的記錄及打印輸出。
4.2.2 現(xiàn)場控制層
現(xiàn)場控制層由主站（PLC控制器、總線分支模塊、本地I/O），現(xiàn)場總線，從站（總線藕合器BK、遠程I/O）和現(xiàn)場設(shè)備四部分組成。主站安裝于作業(yè)室內(nèi)，從站的數(shù)量根據(jù)實際需要而定，它分布于車體的不同位置?，F(xiàn)場控制層主要完成以下功能：（1）各種輸入信號的采集；（2）各種控制信號的輸出；（3）各種信號的處理；（4）與監(jiān)控層的通訊。
圖2：基于PPC、PLC及INTERBUS的鐵路大型養(yǎng)路機械控制系統(tǒng)
4.3 系統(tǒng)硬件配置
本系統(tǒng)是基于Phoenix Contact公司的自動化產(chǎn)品配置而成的。主要配置如下：
PPC工業(yè)計算機：PPC 5115
TP觸摸屏顯示器：TP 15T
PLC控制器：ILC 370 ETH 2TX-IB，帶2個以太網(wǎng)端口、1個RS232端口。
總線分支模塊：IBS IL 24 RB-T-PAC
總線藕合器BK：IBS IL 24 BK-T/U-PAC
各種Inline I/O模塊：IB IL 24 DI 16-NPN-PAC，IB IL 24 DI 2-NPN-PAC，IB IL 24 DI 32/HD-NPN-PAC，IB IL 24 DI 4-PAC，IB IL 24 DO 2-2A-PAC，IB IL 24 DO 2-NPN-PAC，IB IL 24 DO 32/HD-NPN-PAC，IB IL 24 DO 4-PAC，IB IL 24 DO 8-NPN-PAC，IB IL 24 TEMP 2 RTD-PAC， IB IL AI 2/SF-PAC，IB IL AO 2/U/BP-PAC，IB IL CNT-PAC等。
4.4 系統(tǒng)軟件配置
系統(tǒng)軟件配置包括bbbbbbs NT操作系統(tǒng)、IBS OPC SERVER、Diag+故障診斷軟件、軌道參數(shù)記錄及打印程序、上位機監(jiān)控軟件Visu+、下位機編程軟件PC WORX 5。
4.4.1 上位機監(jiān)控軟件
本系統(tǒng)采用Visu+作為上位監(jiān)控軟件。對于過程的組態(tài)，所有的Phoenix Contact公司的HMI設(shè)備均使用強大的組態(tài)軟件Visu+，它除了完全的SCADA功能（例如：操作與監(jiān)控、趨勢圖、報警信息等）之外，同時還提供諸如：數(shù)據(jù)采集、記錄、配方管理、數(shù)據(jù)庫連接、企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）連接等。Visu+軟件的開發(fā)接口設(shè)計清晰、操作直觀、所有的組態(tài)畫面元素能夠輕松的通過鼠標點擊或拖拽實現(xiàn)。
4.4.2 IBS OPC SERVER軟件
OPC適用于可視化的標準運行階段接口。通過INTERBUS OPC服務(wù)器，這個接口可以用于INTERBUS主站和PC WORX編程控制系統(tǒng)、PC接口和嵌入式解決方案中。通過這種方式，可以簡單地與使用OPC客戶端的可視化軟件相連接，如Genesis 32，Visu+等
4.4.3 Diag+故障診斷軟件
INTERBUS提供了操作舒適的全面診斷功能，并且Diag+軟件工具完全支持這些功能。通過Diag+，可以實現(xiàn)簡單而全面的診斷，也可以實現(xiàn)基本的INTERBUS功能。Diag+可以作為獨立的診斷工具來操作，也可以作為ActiveX組件將INTERBUS診斷集成在設(shè)備和系統(tǒng)的可視化軟件中。圖形化設(shè)計使得診斷功能可采用低分辨率顯示，因此也適用于小型手持診斷設(shè)備。這些診斷可以通過INTERBUS主站上的任意接口（以太網(wǎng)、V.24和ISA/PCI總線）來完成。這樣，通過一個INTERBUS主站，就可以從任何位置對控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的每個控制系統(tǒng)實現(xiàn)診斷。這意味著INTERBUS系統(tǒng)的診斷變得更加簡便和通用。
4.4.4 下位機編程軟件配置
本系統(tǒng)采用PC WORX 5作為下位機編程軟件。下位機編程軟件PC WORX 5為控制系統(tǒng)提供了一個現(xiàn)代化開發(fā)工具。當PC WORX 5連接到現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)上時，它不僅提供了符合IEC 61131-3標準和IEC 61131-5標準的方便編程工具，還可方便進行INTERBUS組態(tài)。PC WORX 5還包括對INTERBUS的簡易診斷。
4.4.5 軌道參數(shù)記錄及打印程序
軌道參數(shù)記錄及打印程序是為實現(xiàn)鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)中傳統(tǒng)記錄儀功能而開發(fā)的一個專用程序。它可以實現(xiàn)軌道參數(shù)的記錄、查詢、分析及打印。
5 結(jié)束語
在當今科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，各種新技術(shù)、新產(chǎn)品、新的控制理念不斷涌現(xiàn)。鐵路大型養(yǎng)路機械產(chǎn)品電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計思路也應(yīng)跟上科技發(fā)展的步伐，采用新的設(shè)計理念和目前世界上比較先進的控制技術(shù)。
過去，總線在鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)中已經(jīng)有成功的應(yīng)用。如在普拉塞—陶依爾公司生產(chǎn)的CEM 100型架線車上全套使用RS-485工業(yè)總線控制系統(tǒng)；在CMG-16型道岔打磨車上使用以RS-485工業(yè)總線為主、結(jié)合Profibus-DP現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)；在CPH型道岔鋪換機組上使用以“無線發(fā)射器+無線接收器+ CANBUS總線+PLC”的“一對多”控制系統(tǒng)；以“PLC+本地I/O”組成的程序控制系統(tǒng)，也在D0832搗固車上使用，經(jīng)過半年多的試驗，獲得成功。
現(xiàn)在，工業(yè)計算機技術(shù)、PLC技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均獲得了極大的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。本文提出的基于PPC工業(yè)計算機、PLC及INTERBUS現(xiàn)場總線的鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)，它集成了柴油機監(jiān)視控制、高速走行監(jiān)視控制、作業(yè)監(jiān)視控制等，它實現(xiàn)了集中監(jiān)視、集中處理、分散控制，在鐵路大型養(yǎng)路機械上則是一種新的設(shè)計和嘗試。它應(yīng)用于作業(yè)工況最差的穩(wěn)定車上，將全面檢驗系統(tǒng)的各項指標：可靠性、穩(wěn)定性、抗沖擊性能、經(jīng)受高溫、高濕的能力，特別是抗頻率振動性能力。如果該套控制系統(tǒng)在新型穩(wěn)定車上的應(yīng)用獲得成功，那么，它的設(shè)計理念和方法在鐵路大型養(yǎng)路機械上全面推廣使用便成為可能；它作為一種完全不同于普拉塞—陶依爾公司鐵路大型養(yǎng)路機械產(chǎn)品電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計理念和方法，將成為今后具有自主知識產(chǎn)權(quán)新產(chǎn)品開發(fā)的新的模式和方向。
針對上面列舉的不足，有必要設(shè)計一種新的電氣控制系統(tǒng)，它應(yīng)滿足以下要求。
3.1基本要求
新的大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具有統(tǒng)一的顯示、指示及報警，具有過程控制功能；具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，具有較好的抗振性能、抗沖擊性能、防塵性能，能經(jīng)受高溫、高濕的環(huán)境。
3.2 具體要求
新的鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)主要針對柴油機監(jiān)視控制子系統(tǒng)、高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)、作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)進行重新設(shè)計，而對于整車電源子系統(tǒng)和輔助設(shè)備子系統(tǒng)，它們都是點對點的簡單控制，不作重新設(shè)計。下面詳細介紹這三個子系統(tǒng)的各種輸入輸出信號。
3.2.1 柴油機監(jiān)視控制子系統(tǒng)
3.2.1.1 柴油機監(jiān)視部分
輸入DI信號：油壓開關(guān)信號、缸蓋溫度（水溫）開關(guān)信號、空氣濾清器開關(guān)信號、直流發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)開關(guān)信號等；
輸入AI信號：轉(zhuǎn)速傳感器信號、油壓傳感器信號、缸蓋溫度（水溫）傳感器信號、電瓶電壓信號、柴油油位傳感器信號等；
輸出DO信號：預(yù)熱指示信號等；
3.2.1.2 柴油機控制部分
輸入DI信號：怠速位感應(yīng)開關(guān)信號、高速走行位感應(yīng)開關(guān)信號、作業(yè)位感應(yīng)開關(guān)信號等。
輸出DO信號：油門電機驅(qū)動信號等；
3.2.2 高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)（靜液壓傳動模式）
3.2.2.1 高速走行監(jiān)視部分
輸入DI信號：各軸掛、脫擋感應(yīng)開關(guān)信號等；
輸入AI信號：速度—里程傳感器信號等；
3.2.2.2 高速走行控制部分
輸入DI信號：掛擋開關(guān)信號，點動掛擋開關(guān)信號，向前、向后走行開關(guān)信號，走行手柄位置信號等。
輸入AI信號：走行手柄電位器信號等。
輸出DO信號：向前、向后閥驅(qū)動信號，掛擋閥驅(qū)動信號等。
輸出AO信號：走行泵比例閥驅(qū)動信號等。
3.2.3 作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)（以新型穩(wěn)定車為例）
輸入DI信號：各種開關(guān)、行程開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)信號共125個；
輸入AI信號：左、右抄平傳感器信號，前、后電子擺信號，正矢傳感器信號，測量輪信號，加速度傳感器信號，振頻傳感器信號共7個；
輸出DO信號：各種開關(guān)電磁閥驅(qū)動信號共82個；
輸出AO信號：比例電磁閥驅(qū)動信號共4個。
4 系統(tǒng)設(shè)計
4.1 INTERBUS現(xiàn)場總線簡介
INTERBUS現(xiàn)場總線于1984年推出，其主要技術(shù)開發(fā)者為德國的Phoenix Contact公司。INTERBUS現(xiàn)場總線采用非常獨特的集總幀傳輸協(xié)議，有效數(shù)據(jù)傳輸率高達52%，具備強大的故障診斷功能；采用雙絞線無中繼器傳輸距離長達12.8公里；單主站可連接最多達255個從站；掃描8192個I/O點的時間僅為7.8毫秒（500Kbps）。由于該總線的快速發(fā)展和廣泛使用，INTERBUS 已先后成為DIN19258德國標準、EN50254歐洲標準、IEC61158現(xiàn)場總線國際標準和中國機械工業(yè)標準JB/T 10308.8所規(guī)定的標準現(xiàn)場總線。INTERBUS在全球有1000多家總線設(shè)備生產(chǎn)商，提供多達2500種產(chǎn)品。到目前為止，INTERBUS現(xiàn)場總線在世界各地的節(jié)點安裝突破750萬，在各種現(xiàn)場總線中名列第二。
今天，作為現(xiàn)場總線、PC-Based、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的先導(dǎo)，菲尼克斯又率先提出了Fieldbus+Ethernet這一新型自動化方案，構(gòu)造了完善的工業(yè)企業(yè)管理控制網(wǎng)絡(luò)。
INTERBUS總線包括遠程總線網(wǎng)絡(luò)和本地總線網(wǎng)絡(luò)，兩種網(wǎng)絡(luò)傳送相同的信號但電平不同。遠程總線網(wǎng)絡(luò)用于遠距離數(shù)據(jù)傳送，采用RS-485傳輸，遠程網(wǎng)絡(luò)采用全雙工方式進行通訊，通訊速率為500kb/s。本地總線網(wǎng)絡(luò)連接到遠程網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)上的總線終端BT（BUSTerminal）上的BK模塊負責將遠程網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為本地網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。INTERBUS總線上的主要設(shè)備有總線終端BT（BUSTerminal）上的BK模塊、I/O模塊和安裝在PC或PLC等上位主設(shè)備中的總線控制板?？偩€控制板是INTERBUS總線上的主設(shè)備，用于實現(xiàn)協(xié)議的控制、錯誤的診斷、組態(tài)的存儲等功能。I/O模塊實現(xiàn)在總線控制板和傳感器/執(zhí)行器之間的接收和數(shù)據(jù)傳輸，可處理的數(shù)據(jù)類型包括機械制造和流程工業(yè)的所有標準信號。
INTERBUS的主要應(yīng)用在汽車、造紙、煙草、印刷、倉儲、船舶、食品、冶金、木材、紡織、化工等行業(yè)。歐洲汽車工業(yè)80%的車身廠和焊接車間，均采用INTERBUS系統(tǒng)的控制方案。在上海大眾的帕薩特生產(chǎn)線、一汽大眾的Audi A6生產(chǎn)線上、紅塔集團玉溪卷煙廠新的生產(chǎn)線，均全面采用了INTERBUS作控制方案。
4.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
根據(jù)鐵路大型養(yǎng)路機械控制系統(tǒng)的特點，基于PPC工業(yè)控制計算機、PLC及現(xiàn)場總線INTERBUS的鐵路大型養(yǎng)路機械控電器制系統(tǒng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，它分為兩層：監(jiān)控層和現(xiàn)場控制層。
4.2.1 監(jiān)控層
監(jiān)控層由高速以太網(wǎng)Ethernet、PPC工業(yè)控制計算機、TP觸摸屏顯示器以及連接在PPC上的打印機組成。監(jiān)控層主要完成以下功能：
?。?）柴油機監(jiān)視控制子系統(tǒng)中柴油機轉(zhuǎn)速、油壓、缸蓋溫度（水溫）、電瓶電壓、柴油油位的顯示；低油壓、高缸蓋溫度（水溫）、空氣濾清器堵塞狀態(tài)、直流發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)的報警指示；預(yù)熱指示；怠速位、高速走行位、作業(yè)位的指示等。
?。?）高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)（靜液壓傳動模式）中速度—里程，各軸掛、脫擋狀態(tài)的顯示；掛擋開關(guān)，點動掛擋開關(guān)，向前、向后走行開關(guān)，走行手柄電位器，走行手柄位置的顯示等。
（3）作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)（以新型穩(wěn)定車為例）中各種開關(guān)，作業(yè)機構(gòu)的各種行程開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)狀態(tài)的顯示；左、右抄平傳感器信號，前、后電子擺信號，正矢傳感器信號，加速度傳感器信號，振頻傳感器信號，作業(yè)速度的顯示。
?。?）系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。
?。?）系統(tǒng)故障診斷。
（6）軌道參數(shù)的記錄及打印輸出。
4.2.2 現(xiàn)場控制層
現(xiàn)場控制層由主站（PLC控制器、總線分支模塊、本地I/O），現(xiàn)場總線，從站（總線藕合器BK、遠程I/O）和現(xiàn)場設(shè)備四部分組成。主站安裝于作業(yè)室內(nèi)，從站的數(shù)量根據(jù)實際需要而定，它分布于車體的不同位置?，F(xiàn)場控制層主要完成以下功能：（1）各種輸入信號的采集；（2）各種控制信號的輸出；（3）各種信號的處理；（4）與監(jiān)控層的通訊。
圖2：基于PPC、PLC及INTERBUS的鐵路大型養(yǎng)路機械控制系統(tǒng)
4.3 系統(tǒng)硬件配置
本系統(tǒng)是基于Phoenix Contact公司的自動化產(chǎn)品配置而成的。主要配置如下：
PPC工業(yè)計算機：PPC 5115
TP觸摸屏顯示器：TP 15T
PLC控制器：ILC 370 ETH 2TX-IB，帶2個以太網(wǎng)端口、1個RS232端口。
總線分支模塊：IBS IL 24 RB-T-PAC
總線藕合器BK：IBS IL 24 BK-T/U-PAC
各種Inline I/O模塊：IB IL 24 DI 16-NPN-PAC，IB IL 24 DI 2-NPN-PAC，IB IL 24 DI 32/HD-NPN-PAC，IB IL 24 DI 4-PAC，IB IL 24 DO 2-2A-PAC，IB IL 24 DO 2-NPN-PAC，IB IL 24 DO 32/HD-NPN-PAC，IB IL 24 DO 4-PAC，IB IL 24 DO 8-NPN-PAC，IB IL 24 TEMP 2 RTD-PAC， IB IL AI 2/SF-PAC，IB IL AO 2/U/BP-PAC，IB IL CNT-PAC等。
4.4 系統(tǒng)軟件配置
系統(tǒng)軟件配置包括bbbbbbs NT操作系統(tǒng)、IBS OPC SERVER、Diag+故障診斷軟件、軌道參數(shù)記錄及打印程序、上位機監(jiān)控軟件Visu+、下位機編程軟件PC WORX 5。
4.4.1 上位機監(jiān)控軟件
本系統(tǒng)采用Visu+作為上位監(jiān)控軟件。對于過程的組態(tài)，所有的Phoenix Contact公司的HMI設(shè)備均使用強大的組態(tài)軟件Visu+，它除了完全的SCADA功能（例如：操作與監(jiān)控、趨勢圖、報警信息等）之外，同時還提供諸如：數(shù)據(jù)采集、記錄、配方管理、數(shù)據(jù)庫連接、企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）連接等。Visu+軟件的開發(fā)接口設(shè)計清晰、操作直觀、所有的組態(tài)畫面元素能夠輕松的通過鼠標點擊或拖拽實現(xiàn)。
4.4.2 IBS OPC SERVER軟件
OPC適用于可視化的標準運行階段接口。通過INTERBUS OPC服務(wù)器，這個接口可以用于INTERBUS主站和PC WORX編程控制系統(tǒng)、PC接口和嵌入式解決方案中。通過這種方式，可以簡單地與使用OPC客戶端的可視化軟件相連接，如Genesis 32，Visu+等
4.4.3 Diag+故障診斷軟件
INTERBUS提供了操作舒適的全面診斷功能，并且Diag+軟件工具完全支持這些功能。通過Diag+，可以實現(xiàn)簡單而全面的診斷，也可以實現(xiàn)基本的INTERBUS功能。Diag+可以作為獨立的診斷工具來操作，也可以作為ActiveX組件將INTERBUS診斷集成在設(shè)備和系統(tǒng)的可視化軟件中。圖形化設(shè)計使得診斷功能可采用低分辨率顯示，因此也適用于小型手持診斷設(shè)備。這些診斷可以通過INTERBUS主站上的任意接口（以太網(wǎng)、V.24和ISA/PCI總線）來完成。這樣，通過一個INTERBUS主站，就可以從任何位置對控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的每個控制系統(tǒng)實現(xiàn)診斷。這意味著INTERBUS系統(tǒng)的診斷變得更加簡便和通用。
4.4.4 下位機編程軟件配置
本系統(tǒng)采用PC WORX 5作為下位機編程軟件。下位機編程軟件PC WORX 5為控制系統(tǒng)提供了一個現(xiàn)代化開發(fā)工具。當PC WORX 5連接到現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)上時，它不僅提供了符合IEC 61131-3標準和IEC 61131-5標準的方便編程工具，還可方便進行INTERBUS組態(tài)。PC WORX 5還包括對INTERBUS的簡易診斷。
4.4.5 軌道參數(shù)記錄及打印程序
軌道參數(shù)記錄及打印程序是為實現(xiàn)鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)中傳統(tǒng)記錄儀功能而開發(fā)的一個專用程序。它可以實現(xiàn)軌道參數(shù)的記錄、查詢、分析及打印。
5 結(jié)束語
在當今科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，各種新技術(shù)、新產(chǎn)品、新的控制理念不斷涌現(xiàn)。鐵路大型養(yǎng)路機械產(chǎn)品電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計思路也應(yīng)跟上科技發(fā)展的步伐，采用新的設(shè)計理念和目前世界上比較先進的控制技術(shù)。
過去，總線在鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)中已經(jīng)有成功的應(yīng)用。如在普拉塞—陶依爾公司生產(chǎn)的CEM 100型架線車上全套使用RS-485工業(yè)總線控制系統(tǒng)；在CMG-16型道岔打磨車上使用以RS-485工業(yè)總線為主、結(jié)合Profibus-DP現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)；在CPH型道岔鋪換機組上使用以“無線發(fā)射器+無線接收器+ CANBUS總線+PLC”的“一對多”控制系統(tǒng)；以“PLC+本地I/O”組成的程序控制系統(tǒng)，也在D0832搗固車上使用，經(jīng)過半年多的試驗，獲得成功。
現(xiàn)在，工業(yè)計算機技術(shù)、PLC技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均獲得了極大的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。本文提出的基于PPC工業(yè)計算機、PLC及INTERBUS現(xiàn)場總線的鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)，它集成了柴油機監(jiān)視控制、高速走行監(jiān)視控制、作業(yè)監(jiān)視控制等，它實現(xiàn)了集中監(jiān)視、集中處理、分散控制，在鐵路大型養(yǎng)路機械上則是一種新的設(shè)計和嘗試。它應(yīng)用于作業(yè)工況最差的穩(wěn)定車上，將全面檢驗系統(tǒng)的各項指標：可靠性、穩(wěn)定性、抗沖擊性能、經(jīng)受高溫、高濕的能力，特別是抗頻率振動性能力。如果該套控制系統(tǒng)在新型穩(wěn)定車上的應(yīng)用獲得成功，那么，它的設(shè)計理念和方法在鐵路大型養(yǎng)路機械上全面推廣使用便成為可能；它作為一種完全不同于普拉塞—陶依爾公司鐵路大型養(yǎng)路機械產(chǎn)品電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計理念和方法，將成為今后具有自主知識產(chǎn)權(quán)新產(chǎn)品開發(fā)的新的模式和方向。
本文標簽：基于PPC、PLC及現(xiàn)場總線的鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)（）
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