基于现场总线技术的铁路信号控制系统的研究与应用

摘要

当今社会，信息技术的迅猛发展已经深入到各个领域，对传统的监控模式产生了极大的影响。现场总线技术以其结构简单、费用低、易于维护、可靠性高、开放性等多种优势日渐成为自动化领域的热点。基于现场总线技术的控制系统以其诸多优点在工业监控领域引起了一场划时代的变革。铁路信号联锁系统是铁路运输的“神经中枢”。在进入信息时代的今天，逐步与通信、计算机技术走向一体化。随着信息技术和网络技术的发展，铁路信号的传统理念正在改变，信号的功能逐步扩大统一。因此，新建铁路信号系统以及系统的改造需要一种更安全、更可靠、更高效的解决方案，融合现场总线技术的铁路信号控制系统方案，是一种很好的途径。 本次设计以宝钢梅山矿业公司采矿厂的井下铁路信号系统为研究对象，采用具有PROFIBUS现场总线通讯技术的西门子可编程控制器S7-300系列模块为核心，设计了井下铁路信号控制系统。该系统下位机采用SIEMENS公司的S7-300系列PLC一套对现场设备进行控制，并对现场数据进行采集和处理；上位机采用工控机对PLC数据进行记录、报警和监控；并通过PROFIBUS现场总线组网实现系统的通讯。 本次设计的井下铁路信号系统特点主要采用了可编程逻辑控制器PLC来代替传统的以6502继电器逻辑电路为基础的继电联锁铁路信号控制系统。系统采用三层网络结构，底层为PLC构成现场控制层，这层中PLC一方面与现场的各种信号相连，如：轨道、道岔、信号灯等，完成对现场信号的采集与对外部设备的驱动；另一方面还要通过现场总线PROFIBUS-DP与上位机相连，完成各种命令的输入。中间层为上位模拟现场控制用的工控机，在这层中可以有多个上位机，它们一方面通过下层网络与PLC相连，完成各种控制功能，和对站场的模拟；另一方面它们通过上层网络与远程客户机相连，从而允许远程客户进行模拟站场的浏览。最上层网络就是远程浏览用客户机，它们通过局域网与中间层的工控机相连。这种结构的优点在于可根据车站规模的大小、作业需求的不同，在不改变联锁控制软件的基础上通过修改站场静态数据并增设相应硬件模块，即可满足系统的扩容要求，先进的控制体系结构结合工艺设计使得系统调试周期与现场施工、开通周期均大为缩短，具有很好的经济与实用性。

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文摘

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第一章绪论

1.1铁路信号控制系统概述

1.2基于PROFIBUS现场总线的铁路信号控制系统

1.3本文主要内容

第二章控制系统总体设计

2.1系统需求分析

2.1.1铁路工艺方面的几个概念

2.1.2井下铁路信号控制需求

2.2控制系统的总体设计

2.2.1系统总体网络结构设计

2.2.2系统通讯设计

2.3硬件设备简介

2.3.1上位机硬件配置

2.3.2下位机硬件配置

2.3.3车号跟踪装置设计

2.4系统的软件简介

2.4.1编程软件STEP7简介

2.4.2上位机监控软件简介

第三章信息库设计

3.1静态数据

3.2动态数据

第四章井下铁路信号系统控制功能设计

4.1 PLC控制系统设计

4.1.1软件系统方案特点

4.1.2软件系统的安全性

4.1.3系统功能特点

4.2井下铁路信号系统程序设计

4.3系统总流程图

第五章上位机监控功能设计

5.1控制系统监控功能

5.1.1主画面监控

5.1.2实时报警画面监控

5.1.3历史报警画面监控

5.1.4历史记录画面监控

5.2管理功能

5.2.1本地管理功能

5.2.2远程管理功能

结论

致谢

参考文献