PLC微机联锁系统在德兴铜矿的应用

王雪峰

(江西铜业集团公司德兴铜矿，江西德兴 334224)

PLC微机联锁系统在德兴铜矿的应用

王雪峰

(江西铜业集团公司德兴铜矿，江西德兴 334224)

在德兴铜矿现有的微机联锁系统基础上进行升级改造，采用二乘二取二的基本安全原则，从铁路信号控制系统的总体出发，全部取消6502继电器，以四种基本IO组合为接口对，实现进路上道岔、信号机和轨道电路的正确联锁，确保进路正确和列车运行安全。

微机联锁;窄轨铁路;6502;PLC;S7－300

1 引言

德兴铜矿采矿场铁运工段的原矿运矿铁路为窄轨750mm，运距达9km［1］，年运矿达1315万吨，运矿列车每6分钟一趟，列车由18节10立方的矿车组成。每天发车达140多趟，每趟运矿量达270吨。该原矿运矿铁路共有三个信号站，48组道岔，其中单动20组，双动14组，1#站与2#站之间采用自动闭塞，2#站与3#站之间采用站间照查。1#站既有设备为6502电气集中，5KVA电源屏，和利时微机监测系统;2#，3#站既有设备为DS6－50联锁系统，10KVA电源屏，和利时微机监测系统。由于1#站已到设备更新年限，2#站、3#站DS6－50系统的输入板、输出板等设备经常被雷击打坏，已经到了修无可修的状态，并且厂家早已不生产该类备件，系统面临瘫痪，为确保铁路运输的安全生产，德兴铜矿决定对铁路信号联锁系统三个站同时进行改造。该套系统最终通过招标确定使用上海亨钧公司的PLC微机联锁系统。

2 系统实施

在原4#牵引变电所位置，增加操作楼，与1#，2#，3#站组成分散自律区域联锁的控制方式，即:将新操作楼作为控制中心，1#，2#，3#站分别为远程控制站，1#，2#，3#站均分别配置完整的联锁设备，3个站设备与新操作楼之间采用光缆联接，通过以太网进行操作数据通信;这种控制方式包含远程控制和本地控制两种模式。在设备正常使用时:2#，3#站控制权集中在控制中心(新操作楼)，由控制中心统一完成2#，3#站的进路排列;当站中部分设备故障或与新操作楼站间光缆故障时，可以将操作权力下放，使各站采用本地进路操作，实现3站联锁设备独立运行，减少对作业的影响。

PLC微机联锁系统从铁路信号控制系统的总体出发，全部取消了6502电气集中控制继电器。系统以四种基本IO组合(道岔组合、信号组合、轨道组合、零散组合)为接口对象，其中又以四种基本IO模块(道岔模块、信号模块、轨道模块、零散模块)为核心单元，采用二取二的基本安全原则［2］，直接控制室外道岔、信号、轨道电路及各种联系电路并能监测室内外设备的参数和状态，发现问题及时维修，保证行车的安全可靠。

系统采用上下位机配置方式，100%热备，由手动方式或计算机输出控制方式进行主备切换［3］。该系统主要改造室内部分的电源屏、电气接口柜、操作控制台。电源屏采用带电源监测功能的微机联锁电源屏［4］。主机柜主要放置联锁上下位机、主备切换装置。联锁上位机采用西门子工控机，具有组织通讯、命令操作处理、联锁运算、错误提示、记录等功能。下位机采用西门子可编程逻辑控制器S7－300，以智能模块代替大量的继电器，完成信息的采集、控制、校对和信息输出等功能。道岔柜用于放置道岔控制组合单元。与6502电气集中设备相比，其数量大为减少。信号柜用于放置信号控制组合单元。轨道柜用于放置轨道继电器和轨道电压监测等设备。分线柜提供室内设备与室外设备对接的接口，为防雷击对室内外设备进行隔离。操作控制台放置调车场操作机以及用于数据采集的管理机。该系统软件由联锁软件、监测软件、管理软件组成。联锁上位机、监测上位机以及监测机采用Win 2000操作系统，软件是用VB语言编制的;联锁下位机软件是用西门子ST EP7编程语言编制的［5］;该系统实现了主要设备的故障自动诊断与报警，各站场实时运行画面的监视;对网络系统、运输设备及车站作业提供管理功能，是一个控制与管理的综合系统。

3 系统功能

实现进路上道岔、信号机和轨道电路的正确联锁，确保进路正确和列车运行安全，满足6502电气集中的全部联锁功能，系统具有对轨道电压、道岔电流等的实时监测功能。系统具有完善的记录功能，信息能够存储一个月，这些信息包括了:行车作业办理信息、站场图形(信号、道岔、轨道区段等现场设备的状态)信息、反映系统运行的各种数据。系统可调出记录的任何一段时间所有数据进行回放以再现系统当时的真实情况，为分析事故原因提供方便的手段。完善的自诊断功能系统具有高度的自诊断覆盖率。系统通过回读、软件双编码等技术实现板级故障自诊断。系统能够记录所有的操作和信号设备的状态;监测和报告系统故障;方便地查询内存中存储的各种信息;存储和打印记录;通过网络将上述信息传送到远程终端，实现远程诊断与维护。本系统提供了与微机监测、调度监督、调度集中等系统的通信接口，实现系统间的信息传递。主要功能包括:

(1)办理全站列车进路、调车进路及迂回进路。在设备故障时还可办理引导进路及引导总锁闭。

(2)采用始终端两点办理方式。调车进路可一次办理由几条基本进路构成的长进路，也可逐条分段办理。

(3)属于敌对进路的信号，不能同时开放。只有检查了进路中所有轨道区段空闲、有关道岔位置全部正确且已锁闭在规定位置上、敌对关系照查无误时，信号才能开放。

(4)具有信号正常关闭功能、特殊关闭功能、防止自动重复开放信号功能及人工重复开放功能。

(5)具有进路自动解锁、中途返回解锁、取消进路解锁、人工解锁进路及故障解锁进路。

(6)具有道岔单独操作功能。

4 PLC微机联锁系统特点

(1)PLC微机联锁系统最大限度地简化系统结构，采用当今计算机工业控制的最新发展技术，从铁路信号设计、施工、维护、测试、站场改造及信息化要求等角度统筹考虑，全部取消6502电气集中控制的继电器，采用模块化、单元化的设计理念。以模块为单元直接控制室外转辙机、信号机、轨道电路。

(2)模块执行单元具有外线短路保护功能［6］，有效解决了占信号故障比例最高的难题。由于大部分功能用软件实现，而软件是无磨损产品，一经调试成功，无需维修。另外，由于模块执行单元控制和采集直接经电缆连接至室外设备(并接防雷柜)，而机柜之间几乎无连接线，大幅度减少了室内设备的故障率。

(3)PLC微机联锁系统设备可靠、更换方便，所有设备的运行状态采用监测计算机实时监测，全部指示到位，模块可以带电热插拔，更换快捷。将原来“先分析故障、判断故障、处理故障，最后才能恢复运输”的故障处理过程改为:直接替换故障模块恢复运输生产。而分析故障、判断故障，维修故障模块的事情交给由软件来完成。这一故障处理的变化，大大缩短了系统故障处理及影响铁路正常运输的时间。

(4)下位机主要由S7系列PLC构成，其体积小、重量轻、散热好、安装简单、扩展能力强。四板合一的改造和动态继电器的改进，防止了掉信号、道岔加表示、道岔误动作等严重的设备故障，有效地提高了信号硬件设备的安全性。由于硬件设备减少，机构部分故障相应降低，系统可靠性增强，维护工作量减少，维护人员也随之减少，其工作量及劳动强度降低。可编程控制器编程的软件是由继电器梯形图直接构成，清晰直观、形象方便、易学好懂，一般人员在经过短期培训后即可掌握，可根据线路变化随时修改，给现场使用带来了便利。

(5)微机联锁系统软件有着良好的用户界面，使得进行站场改造简单、高效，一般信号维护人员很快就能掌握。比如增加、拆除及改动道岔时，可以使用二次开发软件，直接在站场画面上对道岔、信号机、轨道电路等设备进行重新布置(如增加、删除或修改)，并定义相应的输入输出点，然后生成新的联锁表、敌对信号表及信号检查区段表，再根据联锁试验表，用仿真调试软件进行联锁试验。最后进行室内外设备联调，基本上可以一次性顺利开通使用。硬件配线结构简单明了，使得维护人员在处理故障时很容易地判断故障原因，从而及时地处理故障。信集闭系统的作用是保证运输安全、提高运输效率、加快车辆周转、减少运输服务人员、降低工人劳动强度、降低消耗。效率十分明显。

5 结语

该系统的应用，完全实现了6502电气集中的所有功能，系统测试一年来运行安全、可靠、稳定，控制操作软件做了较大的改进，硬件上能较快的完成对接，极大的保证了运输生产安全，对其它非国铁的铁路运输企业具有良好的借鉴作用。PLC微机联锁系统更适合矿山现场，优势明显。矿山因环境恶劣、粉尘大、湿气重、温度高、电磁干扰、机械震动、电压不稳等一系列问题，限制了一般微机的工作状态，而可编程控制正是为适应这种现场环境而设计制造的抗外界干扰能力强，质量有可靠的保证，从而保证了系统的可靠性，使系统可以长时间、稳定地工作。

［1］叶莉莉.德兴铜矿运矿铁路信号微机联锁应用［J］.有色矿山，2003(6):40－42.

［2］管伟军，李丽兰，董昱.二取二乘二冗余结构微机联锁系统的安全度分析［J］.大众科技，2006(8):105－106.

［3］陈济涛，王春海，王磊，等.RSS微机联锁系统在冶金铁路站场的研究与应用［J］.科技信息，2010(24):20－21.

［4］曹林.MCIS_2型微机联锁在马钢新区铁路信号控制中的应用［J］.安徽冶金，2010(3):58－60.

［5］李文芳.井下铁路信号微机集中联锁系统的改造［J］.梅山科技，2005(4):19－23.

［6］何涛，范多旺，魏宗寿，等.铁路车站信号计算机联锁全电子执行单元研究［J］.铁道学报，2007(2):118－121.

PLC Computer Interlocking System Application in Dexing Copper Mine

WANG Xue－Feng

(Dexing Copper Mine，Jiangxi Copper Corporation，Dexing，Jiangxi 334224，China)

Dexing copper mine＇s current existing computer interlocking system was based on original computer interlocking system upgrade;use"two multiplied by two is two"basic safety principle，for the general railway signal control system，all 6502 relays are abolished，four basic IO as interface，which connected into the correct way switch，realize signal and track circuit interlock correct operation，to ensurethe right entryway and train operation safety.

computer interlocking;narrow gauge railway;6502;PLC;S7－300

TD65+3

B

1009－3842(2012)05－0068－03

2012－06－07

王雪峰(1979－)，男，江西安福人，工程硕士在读，工程师，主要从事电气技术、生产管理工作。E－mail:35062581@qq.com